KR102709830B1 - Perfusion manifold assembly - Google Patents
Perfusion manifold assembly Download PDFInfo
- Publication number
- KR102709830B1 KR102709830B1 KR1020237039917A KR20237039917A KR102709830B1 KR 102709830 B1 KR102709830 B1 KR 102709830B1 KR 1020237039917 A KR1020237039917 A KR 1020237039917A KR 20237039917 A KR20237039917 A KR 20237039917A KR 102709830 B1 KR102709830 B1 KR 102709830B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pressure
- fluid
- microfluidic device
- chip
- ports
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 title claims abstract description 271
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 105
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 488
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 96
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 64
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 abstract description 30
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 abstract description 19
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 154
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 138
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 128
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 70
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 65
- 239000000463 material Substances 0.000 description 65
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 57
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 49
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 43
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 39
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 32
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 32
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 27
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 26
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 26
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 25
- 238000013461 design Methods 0.000 description 24
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 23
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 23
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 22
- 230000006870 function Effects 0.000 description 20
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 17
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 16
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 15
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 15
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 15
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 13
- 229920001935 styrene-ethylene-butadiene-styrene Polymers 0.000 description 13
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 12
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 12
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 11
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 10
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 10
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 10
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 10
- 229940058401 polytetrafluoroethylene Drugs 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 9
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 9
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 8
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 8
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 8
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 8
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 8
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 8
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 8
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 8
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 7
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 description 6
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 6
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 6
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 6
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 6
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 6
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 6
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 6
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 6
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 6
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 6
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 6
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 6
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 5
- 239000004813 Perfluoroalkoxy alkane Substances 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 5
- 239000006143 cell culture medium Substances 0.000 description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 description 5
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 5
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 229920011301 perfluoro alkoxyl alkane Polymers 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 5
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 5
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 108010082117 matrigel Proteins 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 210000002536 stromal cell Anatomy 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 4
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 229920002449 FKM Polymers 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 3
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 3
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 3
- 238000004264 monolayer culture Methods 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 3
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000009823 thermal lamination Methods 0.000 description 3
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 102000004127 Cytokines Human genes 0.000 description 2
- 108090000695 Cytokines Proteins 0.000 description 2
- 229920002633 Kraton (polymer) Polymers 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 2
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 2
- 210000005167 vascular cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- 238000012605 2D cell culture Methods 0.000 description 1
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 102000016289 Cell Adhesion Molecules Human genes 0.000 description 1
- 108010067225 Cell Adhesion Molecules Proteins 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- 206010027476 Metastases Diseases 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 150000001343 alkyl silanes Chemical class 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000009400 cancer invasion Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000012598 cell culture matrix Substances 0.000 description 1
- 230000036978 cell physiology Effects 0.000 description 1
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000881 depressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000009509 drug development Methods 0.000 description 1
- 238000007876 drug discovery Methods 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000003989 endothelium vascular Anatomy 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000002919 epithelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010874 in vitro model Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000008611 intercellular interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 210000002751 lymph Anatomy 0.000 description 1
- 230000001926 lymphatic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001077 lymphatic endothelium Anatomy 0.000 description 1
- 210000004698 lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009401 metastasis Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 230000000541 pulsatile effect Effects 0.000 description 1
- 238000010107 reaction injection moulding Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000003104 tissue culture media Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000011277 treatment modality Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000004614 tumor growth Effects 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N1/00—Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
- A01N1/10—Preservation of living parts
- A01N1/12—Chemical aspects of preservation
- A01N1/122—Preservation or perfusion media
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N1/00—Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
- A01N1/10—Preservation of living parts
- A01N1/14—Mechanical aspects of preservation; Apparatus or containers therefor
- A01N1/142—Apparatus
- A01N1/143—Apparatus for organ perfusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502723—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/56—Labware specially adapted for transferring fluids
- B01L3/567—Valves, taps or stop-cocks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
- B01L9/52—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips
- B01L9/527—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips for microfluidic devices, e.g. used for lab-on-a-chip
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/08—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing artificial tissue or for ex-vivo cultivation of tissue
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
- C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/38—Caps; Covers; Plugs; Pouring means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/40—Manifolds; Distribution pieces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/42—Integrated assemblies, e.g. cassettes or cartridges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/44—Multiple separable units; Modules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/10—Perfusion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
- C12M35/04—Mechanical means, e.g. sonic waves, stretching forces, pressure or shear stimuli
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M37/00—Means for sterilizing, maintaining sterile conditions or avoiding chemical or biological contamination
- C12M37/04—Seals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/40—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/48—Automatic or computerized control
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
- C12N5/0602—Vertebrate cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
- B01L2200/025—Align devices or objects to ensure defined positions relative to each other
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
- B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
- B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/12—Specific details about manufacturing devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/04—Closures and closing means
- B01L2300/046—Function or devices integrated in the closure
- B01L2300/049—Valves integrated in closure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
- B01L2300/0681—Filter
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0887—Laminated structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/12—Specific details about materials
- B01L2300/123—Flexible; Elastomeric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/14—Means for pressure control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/16—Surface properties and coatings
- B01L2300/161—Control and use of surface tension forces, e.g. hydrophobic, hydrophilic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/16—Surface properties and coatings
- B01L2300/161—Control and use of surface tension forces, e.g. hydrophobic, hydrophilic
- B01L2300/165—Specific details about hydrophobic, oleophobic surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2400/00—Moving or stopping fluids
- B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
- B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
- B01L2400/0481—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure squeezing of channels or chambers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2400/00—Moving or stopping fluids
- B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
- B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
- B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2400/00—Moving or stopping fluids
- B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2521/00—Culture process characterised by the use of hydrostatic pressure, flow or shear forces
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Hematology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Immunology (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
Abstract
미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 유체 소통하도록 설치하기 위한, 예컨대 이로 제한되지 않지만 미소유체 장치를 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하도록 설치하기 위한 점적-대-점적 연결 방식이 기재된다. 유체가 임의적으로 튜빙없이 제어가능한 유속으로 유체 저장소로부터 미소유체 장치의 포트로 들어가도록 상기 조립체와 탈착가능하게 연결된 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치의 관류를 허용하는 관류 매니폴드 조립체가 기재된다. A drop-to-drop connection method for placing a microfluidic device in fluid communication with a fluid source or another microfluidic device, such as but not limited to placing a microfluidic device in fluid communication with a perfusion manifold assembly, is described. A perfusion manifold assembly is described that allows perfusion of a microfluidic device, such as an organ on a chip microfluidic device including cells that mimic cells found in an organ within the body, releasably connected to the assembly such that fluid flows from a fluid reservoir to a port of the microfluidic device at a controllable flow rate, optionally without tubing.
Description
유체가 임의적으로 튜빙없이 제어가능한 유속으로 유체 저장소로부터 미소유체 장치의 포트로 들어가도록 조립체와 탈착가능하게 연결된 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치의 관류를 허용하는 관류 매니폴드 조립체가 고려된다. 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 유체 소통하도록 설치하기 위한, 예컨대 이로 제한되지 않지만 미소유체 장치를 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하도록 설치하기 위한 한 실시양태로서 점적-대-점적(droplet-to-droplet) 연결 방식이 고려된다. A perfusion manifold assembly is contemplated that allows perfusion of a microfluidic device, such as an organ on a chip microfluidic device comprising cells that mimic cells found in an organ of the body or that mimic at least one function of an organ, removably connected to the assembly such that fluid can flow from a fluid reservoir to a port of the microfluidic device at a controllable flow rate without tubing. A droplet-to-droplet connection is contemplated as one embodiment for placing the microfluidic device in fluid communication with a fluid source or with another microfluidic device, such as but not limited to, placing the microfluidic device in fluid communication with the perfusion manifold assembly.
이차원 (2D) 단층 세포 배양 시스템은 수년 동안 생물학적 연구에서 이용되어 왔다. 가장 일반적인 세포 배양 플랫폼은 페트리 접시 또는 플라스크에서의 이차원 (2D) 단층 세포 배양이다. 이러한 2D 시험관내 모델이 동물 모델에 비해 저렴하고, 세포 생리학의 체계적이고 재현가능한 정량적인 연구에 이바지하지만 (예를 들어, 약물 발견 및 개발에서), 시험관내 연구로부터 생체내 시스템으로 검색된 정보의 생리학적 연관성은 종종 의문스럽다. 이제, 3차원 (3D) 세포 배양 매트릭스가 2D 단층 세포 배양에서는 관찰되지 않는 여러 생물학적 관련 기능을 촉진시킨다는 것이 널리 수용되고 있다. 달리 말하면, 2D 세포 배양 시스템은 생체내의 살아있는 조직의 구조, 기능, 생리학을 정확하게 재현하지 않는다. Two-dimensional (2D) monolayer cell culture systems have been used in biological research for many years. The most common cell culture platform is a two-dimensional (2D) monolayer cell culture in a petri dish or flask. Although these 2D in vitro models are inexpensive compared to animal models and contribute to systematic, reproducible, quantitative studies of cell physiology (e.g., in drug discovery and development), the physiological relevance of information retrieved from in vitro studies to in vivo systems is often questionable. It is now widely accepted that three-dimensional (3D) cell culture matrices promote several biologically relevant functions that are not observed in 2D monolayer cell cultures. In other words, 2D cell culture systems do not accurately recapitulate the structure, function, and physiology of living tissues in vivo.
미국 특허 번호 8,647,861은 소정의 유속으로 배양물 유체에 노출된 미소채널에서 막 상에 살아있는 세포를 포함하는 미소유체 "칩 상의 장기(organ-on-chip)" 장치를 기재한다. 정적 2D 배양과는 대조적으로, 미소채널은 시험관내 연구 동안에 세포 배양물을 통한 세포 배양 배지의 관류를 허용하고, 따라서 생체내와 더욱 유사한 물리적 환경을 제공한다. 간략히, 주입 포트는 세포-함유 미소유체 채널 또는 챔버로 세포 배양 배지의 주입을 허용하여, 세포로 영양분 및 산소를 전달한다. 이어서, 배출 포트는 나머지 배지 뿐만 아니라 유해한 대사 부산물의 배출을 허용한다.U.S. Patent No. 8,647,861 describes a microfluidic "organ-on-chip" device comprising living cells on a membrane in microchannels exposed to culture fluid at a predetermined flow rate. In contrast to static 2D cultures, the microchannels allow for perfusion of cell culture medium through the cell culture during in vitro studies, thus providing a physical environment more similar to that in vivo. Briefly, an infusion port allows for the introduction of cell culture medium into the cell-containing microfluidic channels or chambers, thereby delivering nutrients and oxygen to the cells. An exhaust port then allows for the discharge of the remaining medium as well as harmful metabolic byproducts.
이러한 미소유체 장치는 전통적인 정적 조직 배양 모델에 비해 개선되었지만, 이들 장치의 작은 크기, 규모 및 접속부 (interface)는 유체의 취급을 어렵게 하였다. 유체 압력에 의해 원하는 유체 전단 응력이 살아있는 세포에 인가되는 유속이 생성되도록 하는 방식으로 이들 장치의 관류를 제어하는 방법이 필요하다. 이상적으로, 상기 해결책은 간단한 사용자 작업 흐름을 제공해야 한다. Although these microfluidic devices represent an improvement over traditional static tissue culture models, the small size, scale, and interfaces of these devices make fluid handling difficult. A method is needed to control perfusion in these devices in such a way that the fluid pressure generates a flow rate that applies the desired fluid shear stress to the living cells. Ideally, such a solution should provide a simple user workflow.
발명의 개요Summary of the invention
본 발명은 수많은 장치를 개별적으로 및 조합하여 고려한다. 본 발명은 체내 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하고 임의적으로 튜빙없이 미소유체 장치의 관류 및 임의적으로 기계적 작동을 허용하는 1개 이상의 미소유체 장치, 예컨대 "칩 상의 장기" 미소유체 장치 (또는 간단히 "미소유체 칩")를 보유하는 관류 매니폴드 조립체 (카트리지, 포드(pod) 또는 관류 일회용품(perfusion disposable)으로도 지칭됨, 구성요소의 배치에 대해 임의의 요건 또는 의도가 있건 없건 간에)를 고려한다. 본 발명은 관류 매니폴드 조립체의 수많은 실시양태를 고려한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시양태로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 (하기 논의되는) 상이한 실시양태로부터의 특징들을 조합하는 것을 고려한다. 또한, 본 발명은 (하기 논의되는) 실시양태로부터의 특징들을 제거하는 것을 고려한다. 추가로, 본 발명은 (하기 논의되는) 실시양태에서 특징들을 치환하는 것을 고려한다. The present invention contemplates a number of devices, both individually and in combination. The present invention contemplates a perfusion manifold assembly (also referred to as a cartridge, pod, or perfusion disposable, whether or not there is any requirement or intent as to the arrangement of components) containing one or more microfluidic devices, such as an "organ-on-a-chip" microfluidic device (or simply a "microfluidic chip"), that comprises cells that mimic at least one function of an organ in the body and optionally permits perfusion and optionally mechanical actuation of the microfluidic device without tubing. The present invention contemplates a number of embodiments of a perfusion manifold assembly. However, the present invention is not intended to be limited to these embodiments. For example, the present invention contemplates combining features from different embodiments (as discussed below). The present invention also contemplates removing features from embodiments (as discussed below). Additionally, the present invention contemplates substituting features in embodiments (as discussed below).
1개 이상의 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치의 관류 및 임의적으로 기계적 작동을 허용하는 배양 모듈이 고려된다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 한 실시양태에서, 배양 모듈은 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 "칩 상의 장기" 미소유체 장치의 관류를 허용하는 압력 매니폴드를 포함하며, 이는 임의적으로 관류 일회용품과의 접촉을 유지하고 상기 조립체와 탈착가능하게 연결되어, 유체가 임의적으로 튜빙없이 제어가능한 유속으로 유체 저장소로부터 미소유체 장치의 포트로 들어가도록 한다. 관류 일회용품은 배양 모듈과 별도로 사용될 수 있고, 미소유체 장치 또는 칩은 관류 일회용품과 별도로 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 본 발명은 미소유체 장치와 접합되지 않을 때 기체 누출을 방지할 수 있는 통합된 밸브를 갖는 1개 이상의 미소유체 장치와 접합되도록 구성된 (이동하는 또는 이동하지 않는) 압력 매니폴드 (예컨대, 본원에 기재된 관류 매니폴드 조립체 실시양태 중 어느 하나)를 고려한다. A culture module is contemplated that allows perfusion and optionally mechanical actuation of one or more microfluidic devices, such as an organ-on-a-chip microfluidic device comprising cells that mimic at least one function of an organ in the body. In one embodiment, the microfluidic device comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on or within the membrane and/or on the channels. In one embodiment, the culture module comprises a pressure manifold that allows perfusion of the microfluidic device, such as an "organ-on-a-chip" microfluidic device comprising cells that mimic cells in an organ in the body or that mimic at least one function of an organ, optionally in contact with a perfusion disposable and removably connected to said assembly such that fluid is allowed to flow from a fluid reservoir into a port of the microfluidic device, optionally without tubing, at a controllable flow rate. The perfusion disposable can be used separately from the culture module, and the microfluidic device or chip can be used separately from the perfusion disposable. In one embodiment, the present invention contemplates a pressure manifold (e.g., any one of the flow-through manifold assembly embodiments described herein) configured to be coupled with one or more microfluidic devices having an integrated valve capable of preventing gas leakage when not coupled with the microfluidic device.
미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 유체 소통하도록 설치하기 위한, 예컨대 이로 제한되지 않지만 미소유체 장치를 관류 일회용품과 유체 소통하도록 설치하기 위한 한 실시양태로서 점적-대-점적 연결 방식이 고려된다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.A drop-to-drop connection arrangement is contemplated as one embodiment for positioning the microfluidic device in fluid communication with a fluid source or another microfluidic device, such as but not limited to positioning the microfluidic device in fluid communication with a perfusion disposable. In one embodiment, the microfluidic device comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on or within the membrane and/or on the channels.
관류 일회용품 또는 관류 매니폴드 조립체 (또는 다른 미소유체 장치) 내의 1개 이상의 저장소를 가압시키기 위한 압력 덮개가 고려되고, 압력 덮개는 이동가능하거나 또는 상기 관류 일회용품 또는 다른 미소유체 장치에 제거가능하게 부착되어, 내부에서 부재 (예를 들어, 저장소)로의 개선된 접근을 가능하게 한다. 압력 덮개는 관류 일회용품으로부터 제거될 수 있고, 관류 일회용품은 덮개없이 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 관류 일회용품은 미소유체 칩을 포함하고, 상기 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.A pressure cover for pressurizing one or more reservoirs within a perfusion disposable or a perfusion manifold assembly (or other microfluidic device) is contemplated, wherein the pressure cover is movable or removably attached to the perfusion disposable or other microfluidic device to allow improved access to the member (e.g., the reservoir) from within. The pressure cover can be removed from the perfusion disposable, and the perfusion disposable can be used without the cover. In one embodiment, the perfusion disposable comprises a microfluidic chip, the chip comprising an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic chip comprises cells on or within the membrane and/or the channels.
일반적인 압력 조절기의 한계에도 불구하고 (세포를 관류시키는 동안) 유속의 제어를 가능하게 하는 압력 제어 방법이 고려된다. 한 실시양태에서, 배양 모듈의 압력 제어기 (또는 작동기)가 내내 (또는 단지 한 설정치에서) "켜져 있는" 것이 아니라, 이들이 "켜짐" 및 "꺼짐" (또는 2개 이상의 설정치 사이에서) 패턴으로 스위칭된다. 따라서, 상기 스위칭 패턴은 (미소유체 장치 또는 칩을 함유하는) 맞물린 관류 일회용품의 1개 이상의 저장소에서의 액체 작용 압력의 평균 값이 원하는 값에 상응하도록 선택될 수 있다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.Despite the limitations of conventional pressure regulators, a pressure control method is contemplated that allows control of flow rate (while perfusing cells). In one embodiment, rather than the pressure controllers (or actuators) of a culture module being "on" all the time (or at just one setting), they are switched in a pattern of "on" and "off" (or between two or more settings). Thus, the switching pattern can be selected such that the average value of the liquid working pressure in one or more reservoirs of the interlocked perfusion disposable (containing the microfluidic device or chip) corresponds to a desired value. In one embodiment, the microfluidic device comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on or in the membrane and/or on the channels.
한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소의 상부로서 작용하도록 구성된 커버 또는 덮개, ii) 1개 이상의 유체 저장소, iii) 상기 유체 저장소(들) 아래에 있는 캡핑 층, iv) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는, 저항기를 포함하는 유체 백플레인, 및 v) (미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 함유하는 캐리어와 맞물리기 위한) 돌출 부재 또는 스커트를 포함한다. 상기 언급한 바와 같이, 커버 또는 덮개는 제거될 수 있고, 관류 매니폴드 조립체는 여전히 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 조립체는 유체 백플레인의 하부에 위치한 유체 포트를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 캡핑 층은 유체 백플레인을 캡핑한다. 임의의 특별한 메카니즘을 갖는 이론에 구애되지 않고, 이들 저항기가 안정한 흐름이 미소유체 장치로 전달될 수 있도록 저장소로부터 오는 유체의 흐름을 안정화시키도록 작용하고/거나, 이들이 저장소 압력을 관류 유속으로 변환시키기 위한 수단을 제공하도록 작용하는 것으로 믿어진다. 한 실시양태에서, 덮개는 방사상 밀봉을 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 이는 밀봉을 생성하기 위해 인가된 압력을 필요로 하지 않는다. 또 다른 실시양태에서, 덮개는 1개 이상의 클립, 스크류 또는 다른 유지 기구(retention mechanism)를 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, the perfusion manifold assembly comprises i) a cover or lid configured to act as an upper portion of one or more fluid reservoirs, ii) one or more fluid reservoirs, iii) a capping layer disposed beneath said fluid reservoir(s), iv) a fluid backplane comprising a resistor, in fluid communication with said fluid reservoir(s) beneath said fluid reservoir(s), and v) a protruding member or skirt (for engaging a microfluidic device or a carrier containing a microfluidic device). As noted above, the cover or lid can be removed and the perfusion manifold assembly can still be used. In one embodiment, the assembly further comprises a fluid port disposed beneath the fluid backplane. In one embodiment, the capping layer caps the fluid backplane. Without being bound by any particular mechanism, it is believed that these resistors act to stabilize the flow of fluid from the reservoirs such that a steady flow can be delivered to the microfluidic device and/or they act to provide a means for converting reservoir pressure into a perfusion flow rate. In one embodiment, the lid is held over the reservoirs using a radial seal. This does not require any applied pressure to create a seal. In another embodiment, the cover is retained on the reservoir using one or more clips, screws or other retention mechanisms. In one embodiment, the protruding member or skirt is engaged with the microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on the membrane and/or within or on the channels.
한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소, 및 ii) 포트에서 종결하는 유체 채널을 포함하며 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는 유체 백플레인을 포함한다. 한 실시양태에서, 유체 백플레인은 저항기를 포함한다. 한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 iii) 돌출 부재 또는 스커트를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 스커트는 (미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 함유하는 캐리어와 맞물리기 위한) 가이드 기구를 포함한다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 샤프트, 또는 가이드 샤프트를 수용하도록 구성된 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동을 포함한다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 (외부 또는 내부) 가이드 트랙을 포함한다. 한 실시양태에서, 가이드 트랙은 (미소유체 장치 또는 캐리어와 맞물리기 위한) 사이드 트랙이다. 한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 유체 백플레인을 캡핑하는 캡핑 층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 실시양태는 임의적으로 커버 또는 덮개를 추가로 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 덮개는 방사상 밀봉을 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 이는 밀봉을 생성하기 위해 인가된 압력을 필요로 하지 않는다. 또 다른 실시양태에서, 덮개는 1개 이상의 클립, 스크류 또는 다른 유지 기구를 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 한 실시양태에서, 유체 포트는 유체 백플레인의 하부에 있다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, the perfusion manifold assembly comprises i) one or more fluid reservoirs, and ii) a fluid backplane in fluid communication with and beneath said fluid reservoir(s) and terminating in a port. In one embodiment, the fluid backplane comprises a resistor. In one embodiment, the perfusion manifold assembly further comprises iii) a protruding member or skirt. In one embodiment, the skirt comprises a guide mechanism (for engaging a microfluidic device or a carrier containing a microfluidic device). In one embodiment, the guide mechanism comprises a guide shaft, or a hole, groove, orifice or other cavity configured to receive a guide shaft. In one embodiment, the guide mechanism comprises a guide track (external or internal). In one embodiment, the guide track is a side track (for engaging a microfluidic device or a carrier). In one embodiment, the perfusion manifold assembly can further comprise a capping layer capping the fluid backplane. The embodiment can optionally further comprise a cover or lid. In one embodiment, the lid is held on the reservoir using a radial seal. This does not require applied pressure to create a seal. In another embodiment, the cover is held on the reservoir using one or more clips, screws or other retaining mechanisms. In one embodiment, the fluid port is on the lower side of the fluid backplane. In one embodiment, the protruding member or skirt is engaged with the microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on the membrane and/or within or on the channels.
한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는, 저항기를 포함하는 유체 백플레인, 및 iii) (미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 함유하는 캐리어와 맞물리기 위한) 돌출 부재 또는 스커트를 포함한다. 상기 실시양태는 유체 백플레인을 캡핑하는 캡핑 층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 실시양태는 임의적으로 커버 또는 덮개를 추가로 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 덮개는 방사상 밀봉을 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 이는 밀봉을 생성하기 위해 인가된 압력을 필요로 하지 않는다. 또 다른 실시양태에서, 덮개는 1개 이상의 클립, 스크류 또는 다른 유지 기구를 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 한 실시양태에서, 유체 포트는 유체 백플레인의 하부에 있다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, a perfusion manifold assembly comprises i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane comprising a resistor in fluid communication with and beneath said fluid reservoir(s), and iii) a protruding member or skirt (for engaging a microfluidic device or a carrier containing a microfluidic device). The embodiment can further comprise a capping layer capping the fluid backplane. The embodiment can optionally further comprise a cover or lid. In one embodiment, the lid is retained on the reservoir using a radial seal. This does not require applied pressure to create a seal. In another embodiment, the lid is retained on the reservoir using one or more clips, screws or other retaining mechanisms. In one embodiment, the fluid port is at the bottom of the fluid backplane. In one embodiment, the protruding member or skirt is engaged with the microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on the membrane and/or within or on the channels.
한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iii) 유체 백플레인을 캡핑하는 캡핑 층을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유체 백플레인은 1개 이상의 저항기를 포함한다. 한 실시양태에서, 조립체는 임의적으로 iv) (미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 함유하는 캐리어와 맞물리기 위한) 돌출 부재 또는 스커트를 추가로 포함한다. 상기 실시양태는 임의적으로 커버 또는 덮개를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 미소유체 장치와 관류 일회용품의 부착은 스커트와의 맞물림을 통해 이루어진다. 그러나, 다른 실시양태에서, 부착은 (스커트 또는 다른 외측 연장없이) 조립체와 직접적으로 달성된다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, the perfusion manifold assembly comprises i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane in fluid communication with and beneath said fluid reservoir(s), and iii) a capping layer capping the fluid backplane. In one embodiment, the fluid backplane comprises one or more resistors. In one embodiment, the assembly optionally further comprises iv) a protruding member or skirt (for engaging with a microfluidic device or a carrier containing a microfluidic device). The embodiment may optionally further comprise a cover or lid. In some embodiments, attachment of the microfluidic device to the perfusion disposable is via engagement with the skirt. However, in other embodiments, attachment is achieved directly with the assembly (without a skirt or other external extension). In one embodiment, the protruding member or skirt is engaged with the microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on or within the membrane and/or the channels.
한 실시양태에서, 본 발명은 i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 포트에서 종결하는 유체 채널 및 유체 저항기를 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iii) 1개 이상의 사이드 트랙을 갖는 돌출 부재 또는 스커트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체를 고려한다. 한 실시양태에서, 포트는 유체 백플레인의 하부에 위치한다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 사이드 트랙은 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 슬라이딩 가능하게 맞물리도록 구성된 1개 이상의 외측 엣지를 갖는 미소유체 장치 캐리어에 위치하는 미소유체 장치와 맞물리도록 구성된다. 슬라이딩 가능한 맞물림의 한 실시양태에서, 관류 매니폴드로의 연결 접근법은 단일 동작으로 정렬 및 유체 연결을 제공하기 위해 1) 슬라이딩 동작, 2) 피벗 이동, 및 3) 스냅 핏(snap fit)을 포함한다. 1) 슬라이딩 단계에서, 유체 포트를 정렬시키기 위해 슬라이딩하는 캐리어에 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 넣는다. 2) 피벗 단계에서, 포트가 유체와 접촉할 때까지 캐리어 및 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 피벗시킨다. 3) 클립 또는 스냅 핏 단계에서, 확실한 밀봉을 제공하기 위해 필요한 힘이 제공된다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, the present invention contemplates a perfusion manifold assembly comprising i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane comprising fluid channels terminating in ports and fluid resistors, the fluid backplane being positioned beneath and in fluid communication with the fluid reservoirs, and iii) a protruding member or skirt having one or more side tracks. In one embodiment, the ports are positioned beneath the fluid backplane. In one embodiment, the one or more side tracks are configured to engage with a microfluidic device positioned on a microfluidic device carrier having one or more outer edges configured to slidably engage with the one or more side tracks. In one embodiment of the slidable engagement, the connection approach to the perfusion manifold comprises 1) a sliding motion, 2) a pivoting motion, and 3) a snap fit to provide alignment and fluid connection in a single motion. In the 1) sliding step, a chip (or other microfluidic device) is placed into the carrier which slides to align the fluid ports. 2) In the pivot step, the carrier and chip (or other microfluidic device) are pivoted until the port comes into contact with the fluid. 3) In the clip or snap fit step, the force necessary to provide a secure seal is provided. In one embodiment, the protruding member or skirt is engaged with the microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on the membrane and/or within or on the channels.
한 실시양태에서, 캐리어는 미소유체 칩 내의 세포를 (예를 들어, 현미경을 이용하여) 영상화하기 위한 컷아웃 또는 "윈도우" (예를 들어, 투명 윈도우)를 갖는다. 한 실시양태에서, 관류 일회용품에 상응하는 컷아웃 또는 윈도우 (예를 들어, 투명함)가 있다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 별도의 기판에 대한 필요성을 없애기 위해 캐리어의 특징을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, the carrier has a cutout or "window" (e.g., a transparent window) for imaging the cells within the microfluidic chip (e.g., using a microscope). In one embodiment, the cutout or window (e.g., is transparent) corresponds to a perfusion disposable. In one embodiment, the microfluidic device comprises features in the carrier to eliminate the need for a separate substrate. In one embodiment, the microfluidic device comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on or within the membrane and/or on the channels.
한 실시양태에서, 본 발명은 i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 돌출 부재 또는 스커트에서 종결하는 유체 채널 및 유체 저항기를 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, iii) 1개 이상의 유체 포트 및 1개 이상의 사이드 트랙을 갖는 돌출 부재 또는 스커트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 사이드 트랙은 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 슬라이딩 가능하게 맞물리도록 구성된 1개 이상의 외측 엣지를 갖는 미소유체 장치 캐리어에 위치하는 미소유체 장치와 맞물리도록 구성된다. 슬라이딩 가능한 맞물림의 한 실시양태에서, 관류 매니폴드로의 연결 접근법은 단일 동작으로 정렬 및 유체 연결을 제공하기 위해 1) 슬라이딩 동작, 2) 피벗 이동, 및 3) 스냅 핏을 포함한다. 1) 슬라이딩 단계에서, 유체 포트를 정렬시키기 위해 슬라이딩하는 캐리어에 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 넣는다. 2) 피벗 단계에서, 포트가 유체와 접촉할 때까지 캐리어 및 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 피벗시킨다. 3) 클립 또는 스냅 핏 단계에서, 확실한 밀봉을 제공하기 위해 필요한 힘이 제공된다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 별도의 기판에 대한 필요성을 없애기 위해 캐리어의 특징을 포함한다. 한 실시양태에서, 캐리어는 (예를 들어, 현미경을 이용하여) 영상화하기 위한 컷아웃 또는 "윈도우" (예를 들어, 투명 윈도우)를 갖는다. 한 실시양태에서, (예를 들어, 유체 층에서) 관류 일회용품에 상응하는 컷아웃 또는 윈도우 (예를 들어, 투명함)가 있다. 한 실시양태에서, 본 발명은 칩이 놓이는 초점면 위치 및 정렬 (현미경 스테이지에 대한 평탄도)의 제어를 고려한다. 영상화를 위해 필요한 작업 거리를 최소화하는 것이 바람직하다 (작업 거리가 길수록 대물렌즈에 대한 부담이 커지기 때문임). 본 발명이 영상화 접근법에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 영상화는 똑바르거나 (위로부터의 대물렌즈) 뒤집힌 (아래로부터의 대물렌즈) 것일 수 있다. 특정한 실시양태가 특정한 영상화 양식 (예를 들어, 에피형광)을 위한 한 측면에만 컷아웃 또는 윈도우를 갖지만, 바람직한 실시양태에서 본 발명은 투과광 영상화를 가능하게 하는 칩의 양측에 컷아웃 또는 윈도우를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 저항기는 구불구불한 채널을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유체 백플레인은 시클로 올레핀 중합체 (COP, Cyclo Olefin Polymer) (예컨대, 상업적으로 입수가능한 제오노르(Zeonor) 1420R)로 제조되고, 상기 구불구불한 채널과 유체 소통하는 선형 유체 채널을 포함하며, 상기 선형 채널은 1개 이상의 포트에서 종결한다. 한 실시양태에서, 스커트는 폴리카르보네이트 (PC)로 제조된다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버를 추가로 포함하고, 상기 커버는 여과기와 임의적으로 회합되는 다수개의 포트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커버 포트는 관통-구멍(through-hole)을 포함하고, 여과기는 개스킷에서의 상응하는 구멍 위에 위치한다. 일부 실시양태에서, 커버는 (포트가 단순한 관통-구멍이 아니도록) 포트 중 1개 이상을 경유하는 1개 이상의 채널을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 사이드 트랙은 상기 저장소에 근접하여 있는 밀폐된 제1 말단 및 상기 저장소에서 멀리 있는 개방된 제2 말단을 포함하고, 상기 개방된 말단은 상기 미소유체 장치 캐리어의 상기 1개 이상의 외측 엣지와 맞물리기 위한 각진 슬라이드를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 사이드 트랙은 상기 밀폐된 제1 말단과 상기 개방된 제2 말단 사이에 선형 영역을 포함한다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, the present invention contemplates a perfusion manifold assembly comprising i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane comprising fluid channels and fluid resistors terminating in a protruding member or skirt and positioned beneath and in fluid communication with the fluid reservoirs, iii) a protruding member or skirt having one or more fluid ports and one or more side tracks. In one embodiment, the one or more side tracks are configured to engage with a microfluidic device positioned on a microfluidic device carrier having one or more outer edges configured to slidably engage with the one or more side tracks. In one embodiment of the slidable engagement, the connection approach to the perfusion manifold comprises 1) a sliding motion, 2) a pivoting motion, and 3) a snap fit to provide alignment and fluid connection in a single operation. In the 1) sliding step, a chip (or other microfluidic device) is placed into the carrier which slides to align the fluid ports. 2) In the pivot step, the carrier and chip (or other microfluidic device) are pivoted until the port comes into contact with the fluid. 3) In the clip or snap fit step, the force necessary to provide a secure seal is provided. In one embodiment, the microfluidic device includes features in the carrier to eliminate the need for a separate substrate. In one embodiment, the carrier has a cutout or "window" (e.g., a transparent window) for imaging (e.g., using a microscope). In one embodiment, there is a cutout or window (e.g., transparent) corresponding to a perfusion disposable (e.g., in the fluid layer). In one embodiment, the invention contemplates control of the focal plane position and alignment (flatness relative to the microscope stage) on which the chip is placed. It is desirable to minimize the working distance required for imaging (since longer working distances put greater strain on the objective). The invention is not intended to be limited by the imaging approach, and imaging can be upright (objective from above) or flipped (objective from below). While certain embodiments have cutouts or windows on only one side for a particular imaging modality (e.g., epifluorescence), in preferred embodiments the present invention contemplates cutouts or windows on both sides of the chip to enable transmitted light imaging. In one embodiment, the resistor comprises a tortuous channel. In one embodiment, the fluidic backplane is made of a cyclo olefin polymer (COP) (e.g., commercially available Zeonor 1420R) and comprises a linear fluidic channel in fluid communication with the tortuous channel, the linear channel terminating in one or more ports. In one embodiment, the skirt is made of polycarbonate (PC). In one embodiment, the assembly further comprises a cover for the fluid reservoir, the cover comprising a plurality of ports optionally associated with a filter. In some embodiments, the cover ports comprise through-holes, and the filter is positioned over corresponding holes in the gasket. In some embodiments, the cover comprises one or more channels passing through one or more of the ports (such that the ports are not simple through-holes). In one embodiment, the side track comprises a closed first end proximate the reservoir and an open second end distal from the reservoir, the open end comprising an angled slide for engaging the one or more outer edges of the microfluidic device carrier. In one embodiment, the side track comprises a linear region between the closed first end and the open second end. In one embodiment, a protruding member or skirt engages the microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on or within the membrane and/or on the channels.
본 발명은 또한 관류 매니폴드 조립체를 포함하는 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iii) 스커트 또는 다른 돌출 부재를 포함하는 관류 매니폴드 조립체; 및 b) 상기 스커트를 통해 관류 매니폴드 조립체와 맞물리는 미소유체 장치 또는 칩을 포함하는 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 탈착가능한 방식으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 잠금 기구를 통하건 또는 접착제 (예를 들어, 유체 밀봉의 품질을 보조하기 위한 접착제 층)를 사용하건 간에 탈착가능하지 않은 방식으로 (예를 들어, 1회 연결) 맞물린다. 한 실시양태에서, 상기 스커트는 상기 미소유체 장치와 맞물리기 위한 가이드 기구를 갖는다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 샤프트, 또는 가이드 샤프트를 수용하도록 구성된 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 가이드 기구는 (외부 또는 내부) 가이드 트랙을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 가이드 트랙은 사이드 트랙이다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치 또는 칩은 캐리어 내에 있고, 상기 캐리어는 상기 스커트의 상기 사이드 트랙을 통해 관류 매니폴드 조립체와 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 추가의 기판, 예컨대 캐리어의 필요성을 없애기 위해 캐리어의 1개 이상의 특징을 갖는다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버 또는 커버 조립체를 추가로 포함하고, 상기 커버는 여과기와 임의적으로 회합되는 다수개의 포트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커버 포트는 관통-구멍을 포함하고, 여과기는 개스킷에서의 상응하는 구멍 위에 위치한다. 일부 실시양태에서, 커버는 (포트가 단순한 관통-구멍이 아니도록) 포트 중 1개 이상을 경유하는 1개 이상의 채널을 포함한다.The present invention also contemplates a system comprising a perfusion manifold assembly. In one embodiment, the present invention contemplates a system comprising: a) a perfusion manifold assembly comprising i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane positioned below and in fluid communication with the fluid reservoirs, and iii) a skirt or other protruding member; and b) a microfluidic device or chip that is engaged with the perfusion manifold assembly via the skirt. In one embodiment, the microfluidic device is releasably engaged. In one embodiment, the microfluidic device is non-releasably engaged (e.g., a one-time connection), either via a locking mechanism or by using an adhesive (e.g., an adhesive layer to aid in the quality of the fluid seal). In one embodiment, the skirt has a guide mechanism for engaging with the microfluidic device. In one embodiment, the guide mechanism comprises a guide shaft, or a hole, groove, orifice, or other cavity configured to receive the guide shaft. In one embodiment, the guide mechanism comprises a guide track (either externally or internally). In one embodiment, the guide track is a side track. In one embodiment, the microfluidic device or chip is within a carrier, and the carrier is engaged with the perfusion manifold assembly through the side track of the skirt. In one embodiment, the microfluidic device has one or more features of the carrier to eliminate the need for additional substrates, such as carriers. In one embodiment, the microfluidic device comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on the membrane and/or within or on the channels. In one embodiment, the assembly further comprises a cover or cover assembly for the fluid reservoir, the cover comprising a plurality of ports optionally associated with a filter. In some embodiments, the cover ports comprise through-holes, and the filters are positioned over corresponding holes in the gasket. In some embodiments, the cover comprises one or more channels passing through one or more of the ports (such that the ports are not simply through-holes).
한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 유체 백플레인의 하부에서 유체 배출 포트에서 종결하는 유체 채널 및 유체 저항기를 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iii) 1개 이상의 사이드 트랙을 갖는 스커트 또는 다른 돌출 부재를 포함하는 관류 매니폴드 조립체; 및 b) 상기 스커트의 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 탈착가능하게 맞물리는 1개 이상의 외측 엣지를 갖는 캐리어에 위치하는 미소유체 장치를 포함하는 시스템이며, 상기 미소유체 장치는 iii) 접합 표면(mating surface) 상에서 ii) 1개 이상의 주입 포트를 통해 상기 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하는 i) 미소채널을 포함하고, 유체가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소로부터 상기 1개 이상의 유체 배출 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트는 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치하는 것인 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 캐리어는 탈착가능한 방식으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 캐리어는 잠금 기구를 통하건 또는 접착제 (예를 들어, 유체 밀봉의 품질을 보조하기 위한 접착제 층)를 사용하건 간에 탈착가능하지 않은 방식으로 (예를 들어, 1회 연결) 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버를 추가로 포함하고, 상기 커버는 채널과 회합되는 다수개의 개구부를 포함한다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버를 추가로 포함하고, 상기 커버는 여과기와 임의적으로 회합되는 다수개의 포트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커버 포트는 관통-구멍을 포함하고, 여과기는 개스킷에서의 상응하는 구멍 위에 위치한다. 일부 실시양태에서, 커버는 (포트가 단순한 관통-구멍이 아니도록) 포트 중 1개 이상을 경유하는 1개 이상의 채널을 포함한다.In one embodiment, the present invention provides a fluid backplane comprising: a) a flow manifold assembly comprising: i) one or more fluid reservoirs; ii) a fluid backplane positioned below and in fluid communication with the fluid reservoirs, the fluid channels terminating in a fluid discharge port at a lower portion of the fluid backplane and a fluid resistor; and iii) a skirt or other protruding member having one or more side tracks; and b) a microfluidic device positioned on a carrier having one or more outer edges releasably engaging said one or more side tracks of said skirt, wherein said microfluidic device comprises i) microchannels in fluid communication with said perfusion manifold assembly via ii) one or more inlet ports on iii) a mating surface, wherein said one or more fluid inlet ports of said microfluidic device are positioned relative to said one or more fluid outlet ports of said perfusion manifold assembly, under conditions that allow fluid to flow from said fluid reservoir of said perfusion manifold assembly through said one or more fluid outlet ports to said one or more fluid inlet ports of said microfluidic device. In one embodiment, the carriers are releasably engaged. In one embodiment, the carriers are non-releasably engaged (e.g., a one-time connection), whether via a locking mechanism or using an adhesive (e.g., an adhesive layer to aid in the quality of a fluid seal). In one embodiment, the microfluidic device comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least portions of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on the membrane and/or within or on the channels. In one embodiment, the assembly further comprises a cover for the fluid reservoir, the cover comprising a plurality of openings that associate with the channels. In one embodiment, the assembly further comprises a cover for the fluid reservoir, the cover comprising a plurality of ports that optionally associate with filters. In some embodiments, the cover ports comprise through-holes, and the filters are positioned over corresponding holes in the gasket. In some embodiments, the cover comprises one or more channels passing through one or more of the ports (such that the ports are not simply through-holes).
한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 스커트에서 종결하는 유체 채널 및 유체 저항기를 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, iii) 1개 이상의 유체 배출 포트 및 1개 이상의 사이드 트랙을 갖는 스커트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체; 및 b) 상기 스커트의 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 탈착가능하게 맞물리는 1개 이상의 외측 엣지를 갖는 캐리어에 위치하는 미소유체 장치를 포함하는 시스템이며, 상기 미소유체 장치는 iii) 접합 표면 상에서 ii) 1개 이상의 주입 포트를 통해 상기 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하는 i) 미소채널을 포함하고, 유체가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소로부터 상기 1개 이상의 유체 배출 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트는 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 스커트의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치하는 것인 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치는 상기 유체 저장소로부터의 유체로 관류되는 살아있는 세포를 포함한다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버를 추가로 포함하고, 상기 커버는 여과기와 임의적으로 회합되는 다수개의 포트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커버 포트는 관통-구멍을 포함하고, 여과기는 개스킷에서의 상응하는 구멍 위에 위치한다. 일부 실시양태에서, 커버는 (포트가 단순한 관통-구멍이 아니도록) 포트 중 1개 이상을 경유하는 1개 이상의 채널을 포함한다.In one embodiment, the present invention provides a perfusion manifold assembly comprising: a) i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane positioned below and in fluid communication with the fluid reservoirs, the fluid channels terminating in a skirt and a fluid resistor, iii) a skirt having one or more fluid discharge ports and one or more side tracks; and b) a microfluidic device positioned on a carrier having one or more outer edges releasably engaging the one or more side tracks of the skirt, wherein the microfluidic device comprises i) microchannels in fluid communication with the perfusion manifold assembly via ii) one or more inlet ports on the mating surface, wherein the one or more fluid inlet ports of the microfluidic device are positioned relative to the one or more fluid outlet ports of the skirt of the perfusion manifold assembly, under conditions that allow fluid to flow from the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly through the one or more fluid outlet ports to the one or more fluid inlet ports of the microfluidic device. In one embodiment, the microfluidic device comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on the membrane and/or within or on the channels. In a preferred embodiment, the microfluidic device comprises living cells that are perfused with fluid from the fluid reservoir. In one embodiment, the assembly further comprises a cover for the fluid reservoir, the cover comprising a plurality of ports optionally associated with a filter. In some embodiments, the cover ports comprise through-holes, and the filter is positioned over corresponding holes in the gasket. In some embodiments, the cover comprises one or more channels passing through one or more of the ports (such that the ports are not simply through-holes).
특히 바람직한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치 또는 칩은 (캐리어에 위치하건 아니건 간에) 체내 장기에 있는 세포의 하나 이상의 기능을 모방하는 방식으로 함께 기능하는 적어도 2종의 상이한 세포 유형을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 및 하부 표면을 갖는 막을 포함하고, 상기 상부 표면은 제1 세포 유형을 포함하고, 상기 하부 표면은 제2 세포 유형을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 세포 유형은 상피 세포이고, 상기 제2 세포 유형은 내피 세포이다. 바람직한 실시양태에서, 상기 막은 다공성이다 (예를 들어 유체, 기체, 시토카인 및 다른 분자에 대해 다공성이고, 일부 실시양태에서 세포에 대해 다공성이어서, 세포가 막을 통해 이동하는 것을 허용함).In a particularly preferred embodiment, the microfluidic device or chip comprises at least two different cell types that function together in a manner that mimics one or more functions of cells in an organ of the body (whether or not located on a carrier). In one embodiment, the microfluidic device comprises a membrane having upper and lower surfaces, wherein the upper surface comprises a first cell type and the lower surface comprises a second cell type. In one embodiment, the microfluidic device comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least portions of the upper and lower channels. In one embodiment, the first cell type is an epithelial cell and the second cell type is an endothelial cell. In a preferred embodiment, the membrane is porous (e.g., porous to fluids, gases, cytokines, and other molecules, and in some embodiments porous to cells, thereby allowing cells to migrate through the membrane).
한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 캐리어에 적어도 부분적으로 함유된 칩, ii) 세포, iii) 시딩 가이드 및 iv) 안정한 탑재 위치에서 적어도 1개의 시딩 가이드를 수용하도록 구성된 부분을 갖는 스탠드를 제공하는 단계; b) 상기 시딩 가이드를 상기 캐리어와 맞물리게 하여, 맞물린 시딩 가이드를 생성하는 단계; c) 상기 맞물린 시딩 가이드를 상기 스탠드 상에 탑재하는 단계, 및 d) 상기 시딩 가이드가 안정한 탑재 위치에 있는 동안 상기 세포를 상기 칩에 시딩하는 단계를 포함하는, 세포를 미소유체 칩 (예를 들어, 1개 이상의 미소유체 채널과 회합된 포트를 가짐)에 시딩하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 시딩 가이드는 상기 캐리어의 엣지와 맞물리도록 (예를 들어, 가이드 트랙을 이용하여) 구성된다. 한 실시양태에서, 시딩 가이드는 상기 캐리어의 엣지와 맞물리기 위한 사이드 트랙 (관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태의 스커트에 있는 것과 유사하거나 동일함)을 포함한다. 이 방법의 한 실시양태에서, 다수개의 시딩 가이드는 스탠드 상에 탑재되어, 다수개의 칩이 세포로 시딩되는 것을 허용한다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 시딩 후에 미소유체 칩은 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 방법은 단계 d)의 상기 시딩 후에, e) 상기 시딩 가이드로부터 상기 캐리어를 분리하는 단계 및 f) 상기 관류 매니폴드 조립체를 세포를 포함하는 상기 미소유체 칩을 포함하는 상기 캐리어와 맞물리게 하는 단계를 추가로 포함한다. In one embodiment, the invention contemplates a method of seeding cells into a microfluidic chip (e.g., having ports associated with one or more microfluidic channels), comprising the steps of: a) providing a stand having a portion configured to receive i) a chip at least partially contained in a carrier, ii) cells, iii) a seeding guide, and iv) at least one seeding guide in a stable mounting position; b) engaging the seeding guide with the carrier to create an engaged seeding guide; c) mounting the engaged seeding guide on the stand, and d) seeding the cells onto the chip while the seeding guide is in the stable mounting position. In one embodiment, the seeding guide is configured to engage an edge of the carrier (e.g., utilizing a guide track). In one embodiment, the seeding guide comprises a side track (similar or identical to that on the skirt of an embodiment of a perfusion manifold assembly) for engaging an edge of the carrier. In one embodiment of the method, the plurality of seeding guides are mounted on a stand, allowing the plurality of chips to be seeded with cells. In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, after the seeding, the microfluidic chip comprises cells on the membrane and/or within or on the channels. In one embodiment, the method further comprises, after the seeding of step d), the steps of e) separating the carrier from the seeding guide and f) engaging the perfusion manifold assembly with the carrier comprising the microfluidic chip comprising the cells.
한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 시딩 가이드에 적어도 부분적으로 함유된 칩, ii) 세포 및 iii) 안정한 탑재 위치에서 적어도 1개의 시딩 가이드를 수용하도록 구성된 부분을 갖는 스탠드를 제공하는 단계; b) 상기 스탠드를 상기 시딩 가이드와 맞물리게 하는 단계; 및 c) 상기 시딩 가이드가 안정한 탑재 위치에 있는 동안 상기 세포를 상기 칩에 시딩하는 단계를 포함하는, 세포를 미소유체 칩 (예를 들어, 1개 이상의 미소유체 채널과 회합되는 포트를 가짐)에 시딩하는 방법을 고려한다. 이 방법의 한 실시양태에서, 다수개의 시딩 가이드는 상기 스탠드와 맞물려서, 다수개의 칩이 세포로 시딩되는 것을 허용한다. 이 방법의 한 실시양태에서, 칩 캐리어가 없다. 또 다른 실시양태에서, 칩 캐리어는 (캐리어와 맞물리는 별도의 시딩 가이드없이) 시딩 가이드로서 작용한다.In one embodiment, the invention contemplates a method of seeding cells onto a microfluidic chip (e.g., having ports that associate with one or more microfluidic channels), comprising the steps of: a) providing a stand having a portion configured to receive i) a chip at least partially contained in a seeding guide, ii) cells, and iii) at least one seeding guide in a stable mounting position; b) engaging the stand with the seeding guide; and c) seeding the cells onto the chip while the seeding guide is in the stable mounting position. In one embodiment of the method, a plurality of seeding guides are engaged with the stand, allowing a plurality of chips to be seeded with cells. In one embodiment of the method, there is no chip carrier. In another embodiment, the chip carrier acts as a seeding guide (without a separate seeding guide engaging the carrier).
바람직한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치할 때, 상기 캐리어는 캐리어의 이동을 제한하기 위한 잠금 기구를 추가로 포함한다. 본 발명은 잠금 기구의 성질로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 잠금 기구는 클립, 클램프, 스터드 및 스크류로 이루어진 군으로부터 선택된다. 한 실시양태에서, 잠금 기구는 마찰 결합(friction fit)으로 맞물린다. 잠금 기구는 탈착가능한 맞물림 또는 탈착가능하지 않은 맞물림을 허용할 수 있다.In a preferred embodiment, when said one or more fluid inlet ports of said microfluidic device are positioned relative to said one or more fluid outlet ports of said perfusion manifold assembly, said carrier further comprises a locking mechanism for restricting movement of the carrier. The invention is not intended to be limited by the nature of the locking mechanism. In one embodiment, the locking mechanism is selected from the group consisting of a clip, a clamp, a stud, and a screw. In one embodiment, the locking mechanism engages by a friction fit. The locking mechanism can allow for a releasable engagement or a non-releasable engagement.
본 발명은 또한 관류 매니폴드 조립체를 이용하여 세포를 관류시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 A) a) i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 배출 포트에서 종결하는 유체 채널을 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iii) 가이드 기구를 포함하는 스커트 또는 다른 돌출 부재를 포함하는 관류 매니폴드 조립체; 및 b) i) 살아있는 세포, 및 iii) 접합 표면 상의 ii) 1개 이상의 주입 포트와 유체 소통하는 ii) 미소채널을 포함하며 상기 스커트의 상기 가이드 기구와 맞물리도록 구성된 캐리어에 위치하는 미소유체 장치를 제공하는 단계; B) 상기 스커트의 상기 가이드 기구와 맞물리도록 상기 캐리어를 위치시키는 단계; 및 C) 상기 미소유체 장치가 연결되어 유체가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소로부터 상기 1개 이상의 유체 배출 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트 및 상기 미소채널로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치할 때까지 상기 캐리어를 이동시켜, 상기 세포를 관류시키는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 유체 백플레인은 유체 저항기를 포함한다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 샤프트, 또는 가이드 샤프트를 수용하도록 구성된 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동을 포함한다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 (외부 또는 내부) 가이드 트랙을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 가이드 트랙은 사이드 트랙이다. 한 실시양태에서, 상기 캐리어는 상기 스커트의 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 맞물리도록 구성된 1개 이상의 외측 엣지를 포함한다. 한 실시양태에서, 단계 C)의 이동은 상기 주입 및 배출 포트가 서로에 대해 위치할 때까지 상기 캐리어를 상기 사이드 트랙을 따라 슬라이딩시키는 것을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치의 상기 접합 표면 상의 상기 1개 이상의 주입 포트는 상기 접합 표면 위로 돌출된 점적을 포함하고, 상기 관류 매니폴드 상의 1개 이상의 배출 포트는 돌출 점적을 포함하여, 단계 C)의 슬라이딩이 점적-대-점적 연결을 유발하도록 한다. 한 실시양태에서, 상기 캐리어는 탈착가능한 방식으로 맞물린다. 또 다른 실시양태에서, 상기 캐리어는 탈착가능하지 않은 방식으로 (예를 들어, 1회 연결) 맞물린다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버 또는 덮개를 추가로 포함하고, 상기 커버는 여과기와 임의적으로 회합되는 다수개의 포트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커버 포트는 관통-구멍을 포함하고, 여과기는 개스킷에서의 상응하는 구멍 위에 위치한다. 일부 실시양태에서, 커버는 (포트가 단순한 관통-구멍이 아니도록) 포트 중 1개 이상을 경유하는 1개 이상의 채널을 포함한다.The present invention also contemplates a method of perfusing cells using a perfusion manifold assembly. In one embodiment, the present invention provides a method of perfusing cells, comprising: A) providing a microfluidic device positioned on a carrier comprising: a) i) one or more fluid reservoirs; ii) a fluid backplane positioned beneath and in fluid communication with said fluid reservoirs, said fluid channels terminating in an outlet port; and iii) a skirt or other protruding member comprising a guide mechanism; and b) i) living cells, and iii) microchannels on a mating surface, said microchannels in fluid communication with ii) one or more inlet ports, said microfluidic device being configured to engage the guide mechanism of said skirt; B) positioning said carrier so as to engage the guide mechanism of said skirt; And C) moving the carrier until the one or more fluid inlet ports of the microfluidic device are positioned relative to the one or more fluid outlet ports of the perfusion manifold assembly, under conditions whereby the microfluidic device is connected and fluid flows from the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly through the one or more fluid outlet ports and into the one or more fluid inlet ports of the microfluidic device and the microchannels, thereby perfusing the cells. In one embodiment, the fluidic backplane comprises a fluidic resistor. In one embodiment, the guide mechanism comprises a guide shaft, or a hole, groove, orifice or other cavity configured to receive a guide shaft. In one embodiment, the guide mechanism comprises a guide track (either external or internal). In one embodiment, the guide track is a side track. In one embodiment, the carrier comprises one or more outer edges configured to engage the one or more side tracks of the skirt. In one embodiment, the movement of step C) comprises sliding the carrier along the side track until the inlet and outlet ports are positioned relative to one another. In one embodiment, the at least one inlet port on the mating surface of the microfluidic device comprises a droplet protruding above the mating surface, and the at least one outlet port on the perfusion manifold comprises a protruding droplet, such that the sliding of step C) causes a drop-to-drop connection. In one embodiment, the carriers are releasably engaged. In another embodiment, the carriers are non-releasably engaged (e.g., a one-time connection). In one embodiment, the assembly further comprises a cover or lid for the fluid reservoir, the cover comprising a plurality of ports optionally associated with a filter. In some embodiments, the cover ports comprise through-holes, and the filters are positioned over corresponding holes in the gasket. In some embodiments, the cover comprises at least one channel passing through at least one of the ports (such that the ports are not simply through-holes).
한 실시양태에서, 본 발명은 A) a) i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 스커트에서 종결하는 유체 채널 및 유체 저항기를 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, iii) 1개 이상의 유체 배출 포트 및 1개 이상의 사이드 트랙을 갖는 스커트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체; 및 b) i) 살아있는 세포, 및 iii) 접합 표면 상의 ii) 1개 이상의 주입 포트와 유체 소통하는 ii) 미소채널을 포함하며 상기 스커트의 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 탈착가능하게 맞물리도록 구성된 1개 이상의 외측 엣지를 갖는 캐리어에 위치하는 미소유체 장치를 제공하는 단계; B) 상기 1개 이상의 외측 엣지가 상기 스커트의 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 맞물리도록 상기 캐리어를 위치시키는 단계; 및 C) 상기 미소유체 장치가 연결되어 유체가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소로부터 상기 1개 이상의 유체 배출 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트 및 상기 미소채널로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 스커트의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치할 때까지 상기 캐리어를 상기 사이드 트랙을 따라 슬라이딩시켜, 상기 세포를 관류시키는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치의 상기 접합 표면 상의 상기 1개 이상의 주입 포트는 상기 접합 표면 위로 돌출된 점적을 포함하고, 상기 스커트 상의 1개 이상의 배출 포트는 돌출 점적을 포함하여, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 스커트의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치할 때 단계 C)의 슬라이딩이 점적-대-점적 연결을 유발하도록 한다. In one embodiment, the present invention provides a microfluidic device comprising the steps of: A) providing a perfusion manifold assembly comprising: i) one or more fluid reservoirs; ii) a fluid backplane in fluid communication with and positioned beneath the fluid reservoirs, the fluid channels terminating in a skirt and a fluid resistor; iii) a skirt having one or more fluid outlet ports and one or more side tracks; and b) a carrier having one or more outer edges configured to releasably engage with the one or more side tracks of the skirt, the carrier comprising i) living cells, and iii) microchannels in fluid communication with ii) one or more inlet ports on a mating surface; B) positioning the carrier such that the one or more outer edges engage with the one or more side tracks of the skirt; And C) sliding the carrier along the side track until the one or more fluid injection ports of the microfluidic device are positioned relative to the one or more fluid outlet ports of the skirt of the perfusion manifold assembly, under conditions whereby the microfluidic device is connected and fluid flows from the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly through the one or more fluid outlet ports and into the one or more fluid injection ports of the microfluidic device and the microchannels, thereby perfusing the cells. In one embodiment, the one or more injection ports on the mating surface of the microfluidic device comprise a droplet protruding above the mating surface, and the one or more outlet ports on the skirt comprise a protruding droplet, such that when the one or more fluid injection ports of the microfluidic device are positioned relative to the one or more fluid outlet ports of the skirt of the perfusion manifold assembly, the sliding of step C) causes a drop-to-drop connection.
한 실시양태에서, 상기 점적-대-점적 연결은 공기가 1개 이상의 유체 주입 포트로 들어가는 것을 허용하지 않는다. 한 실시양태에서, 상기 점적에 근접하는 접합 표면은 소수성이다.In one embodiment, the drop-to-drop connection does not allow air to enter one or more of the fluid injection ports. In one embodiment, the bonding surface proximate the drop is hydrophobic.
한 실시양태에서, 상기 방법은 캐리어의 이동을 제한하기 위한 잠금 기구를 활성화시키는 단계를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 방법은 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 인큐베이터 내에 설치하는 단계를 추가로 포함한다.In one embodiment, the method further comprises the step of activating a locking mechanism to restrict movement of the carrier. In one embodiment, the method further comprises the step of installing the perfusion manifold assembly together with the connected microfluidic device within an incubator.
한 실시양태에서, (상기 관류 방법의 임의의 실시양태에 대해 기재된) 상기 방법은 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 배양 모듈 상에, 내에 또는 그와 접촉하게 설치하는 단계를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소를 다수개의 포트를 갖는 커버를 포함하는 커버 조립체로 커버하고, 상기 배양 모듈은 커버 상의 포트에 상응하는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하여, 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 상기 배양 모듈 내에 또는 상에 설치하는 단계가 상기 포트와 상기 압력 지점의 접촉을 일으킨다. 한 실시양태에서, 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소를 다수개의 포트를 갖는 커버를 포함하는 커버 조립체로 커버하고, 상기 배양 모듈은 커버 상의 포트에 상응하는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하여, 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 상기 배양 모듈 내에 또는 상에 설치하는 단계 이후에, 배양 모듈의 접합 표면의 압력 지점이 커버 조립체의 상기 관통-구멍과 접촉하게 된다. 한 실시양태에서, 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소를 여과기 및 개스킷에서의 상응하는 구멍과 회합되는 다수개의 관통-구멍 포트를 갖는 커버를 포함하는 커버 조립체로 커버하고, 상기 배양 모듈은 커버 상의 관통-구멍 포트에 상응하는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하여, 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 상기 배양 모듈 상에 설치하는 단계가 상기 관통-구멍과 상기 압력 지점의 접촉을 일으킨다. 한 실시양태에서, 상기 관류 매니폴드 조립체의 유체 저장소를 여과기 및 개스킷에서의 상응하는 구멍과 회합되는 다수개의 관통-구멍 포트를 갖는 커버를 포함하는 커버 조립체로 커버하고, 상기 배양 모듈은 커버 상의 관통-구멍 포트에 상응하는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하여, 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 상기 배양 모듈 내에 또는 상에 설치하는 단계 이후에, 배양 모듈의 접합 표면의 압력 지점이 커버 조립체의 상기 관통-구멍과 접촉하게 된다. In one embodiment, the method (as described for any embodiment of the method of perfusion) further comprises installing the perfusion manifold assembly on, within, or in contact with the culture module together with the connected microfluidic device. In one embodiment, the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly is covered with a cover assembly comprising a cover having a plurality of ports, and the culture module comprises a bonding surface having pressure points corresponding to the ports on the cover, such that installing the perfusion manifold assembly on or within the culture module together with the connected microfluidic device causes contact between the ports and the pressure points. In one embodiment, the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly is covered with a cover assembly comprising a plurality of ports, and the culture module comprises a bonding surface having pressure points corresponding to the ports on the cover, such that after installing the perfusion manifold assembly on or within the culture module together with the connected microfluidic device, the pressure points of the bonding surface of the culture module contact the through-holes of the cover assembly. In one embodiment, the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly is covered with a cover assembly comprising a cover having a plurality of through-hole ports that mate with corresponding holes in the strainer and the gasket, and the culture module comprises a bonding surface having pressure points corresponding to the through-hole ports on the cover, such that after the step of installing the perfusion manifold assembly on or into the culture module with the connected microfluidic device, the pressure points of the bonding surface of the culture module come into contact with the through-holes. In one embodiment, the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly is covered with a cover assembly comprising a plurality of through-hole ports that mate with corresponding holes in the strainer and the gasket, and the culture module comprises a bonding surface having pressure points corresponding to the through-hole ports on the cover, such that after the step of installing the perfusion manifold assembly on or into the culture module with the connected microfluidic device, the pressure points of the bonding surface of the culture module come into contact with the through-holes of the cover assembly.
한 실시양태에서, 상기 배양 모듈은 부피 측정 제어기를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 부피 측정 제어기는 상기 커버 상의 상기 포트에 상응하는 상기 압력 지점을 통해 상기 유체 저장소에 압력을 인가한다. 한 실시양태에서, 상기 배양 모듈은 압력 작동기를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 배양 모듈은 압력 제어기를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 압력 제어기는 상기 커버 상의 상기 포트 (예를 들어, 관통-구멍 포트)에 상응하는 (예를 들어, 압력 매니폴드 상의) 상기 압력 지점을 통해 상기 유체 저장소에 압력을 인가한다. 한 실시양태에서, 상기 배양 모듈은 다수개의 관류 매니폴드 조립체를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 배양 모듈은 통합된 밸브를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 통합된 밸브는 압력 매니폴드에 있다. 한 실시양태에서, 상기 밸브는 슈레이더(Schrader) 밸브를 포함한다.In one embodiment, the culture module comprises a volumetric controller. In one embodiment, the volumetric controller applies pressure to the fluid reservoir via the pressure point corresponding to the port on the cover. In one embodiment, the culture module comprises a pressure actuator. In one embodiment, the culture module comprises a pressure controller. In one embodiment, the pressure controller applies pressure to the fluid reservoir via the pressure point (e.g., on a pressure manifold) corresponding to the port (e.g., a through-hole port) on the cover. In one embodiment, the culture module comprises a plurality of perfusion manifold assemblies. In one embodiment, the culture module comprises an integrated valve. In one embodiment, the integrated valve is on the pressure manifold. In one embodiment, the valve comprises a Schrader valve.
본 발명은 또한 장치로서 배양 모듈을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 통합된 밸브를 포함하는 압력 매니폴드에 대해 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 본원에 기재된 관류 매니폴드 조립체)를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함한다. 한 실시양태에서, 이는 이동하지 않는 압력 매니폴드에 대해 미소유체 장치를 위로 이동시키도록 구성된다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 압력 매니폴드와 접촉하게 1개 이상의 관류 매니폴드 조립체를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 다수개의 관류 매니폴드 조립체와 접촉하게 압력 매니폴드를 (위로 또는 아래로) 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 압력 매니폴드는 통합된 밸브 및 엘라스토머성 막을 포함한다. 일부 실시양태에서, 탄성/유연성 밀봉부가 압력 매니폴드 상이 아니라 포드 또는 덮개 상에 배치된다. 다른 실시양태에서, 막이 한 가지 특정한 방식으로만 기재되었기 때문에 본 발명은 막으로 제한되는 것으로 고려되지 않으며; 다른 실시양태에서, o-링, 개스킷 (막보다 두꺼움), 유연성 물질, 또는 진공 그리스가 대신 사용된다. 한 실시양태에서, 상기 밸브는 슈레이더 밸브를 포함한다. 일부 실시양태에서, 예를 들어 커플링된 장치의 부재시에 압력 또는 유체의 누출을 감소시키기 위해 압력 매니폴드는 커플링된 관류 매니폴드 조립체 또는 미소유체 장치의 존재를 감지하도록 적합화된다. 중요하게는, 바람직한 실시양태에서, 압력 매니폴드는 몇몇 압력 공급원을 취하여, 이들을 모든 관류 매니폴드 조립체에 분배한다. 일부 실시양태에서, 압력 매니폴드는 또한 관류 매니폴드 조립체와 (예를 들어, 압력 매니폴드 접합 표면에서의 정렬 특징부를 통해) 직접적으로 정렬되도록 고안된다. 한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 압력 매니폴드의 하부에서 정렬 특징부로 슬라이딩하여, 압력 매니폴드에서의 밀봉부가 항상 관류 매니폴드 조립체 상의 포트와 정렬되는 것을 보장한다. 일부 실시양태에서, 압력 매니폴드를 작동시킬 때, 압력 매니폴드는 관류 매니폴드 조립체를 아래로 누르는 스프링의 세트를 갖는다. 이들 스프링은 덮개를 관류 매니폴드 조립체의 저장소에 대해 밀어서, 압력이 덮개 포트를 통해 통과할 때 관류 매니폴드 조립체 내에서 압력을 유지하는 (누출을 피하는) 밀봉부를 생성한다. The invention also contemplates a culture module as a device. In one embodiment, the device comprises an actuating assembly configured to move a plurality of microfluidic devices (e.g., a perfusion manifold assembly as described herein) relative to a pressure manifold comprising integrated valves. In one embodiment, the device is configured to move the microfluidic devices up relative to the non-moving pressure manifold. In one embodiment, the device comprises an actuating assembly configured to move one or more perfusion manifold assemblies into contact with the pressure manifold. In one embodiment, the device comprises an actuating assembly configured to move (either up or down) the pressure manifold into contact with the plurality of perfusion manifold assemblies. In some embodiments, the pressure manifold comprises integrated valves and an elastomeric membrane. In some embodiments, the elastic/flexible seal is disposed on the pod or cover rather than on the pressure manifold. In other embodiments, the invention is not considered limited to membranes because the membrane is described in only one particular way; In other embodiments, an o-ring, a gasket (thicker than the membrane), a flexible material, or vacuum grease is used instead. In one embodiment, the valve comprises a Schrader valve. In some embodiments, the pressure manifold is adapted to sense the presence of a coupled perfusion manifold assembly or microfluidic device, for example, to reduce pressure or fluid leakage in the absence of a coupled device. Importantly, in a preferred embodiment, the pressure manifold takes several pressure sources and distributes them to all of the perfusion manifold assemblies. In some embodiments, the pressure manifold is also designed to align directly with the perfusion manifold assembly (e.g., via alignment features on the pressure manifold mating surfaces). In one embodiment, the perfusion manifold assembly slides into the alignment features on the bottom of the pressure manifold, ensuring that the seal on the pressure manifold is always aligned with the ports on the perfusion manifold assembly. In some embodiments, when the pressure manifold is actuated, the pressure manifold has a set of springs that press down on the perfusion manifold assembly. These springs push the cover against the reservoir of the flow manifold assembly, creating a seal that maintains pressure (avoiding leaks) within the flow manifold assembly as pressure passes through the cover ports.
본 발명은 또한 시스템으로서 배양 모듈 및 관류 일회용품 (PD)을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 통합된 밸브를 포함하는 압력 매니폴드에 대해 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 본원에 기재된 관류 매니폴드 조립체)를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함하는 장치를 포함한다. 한 실시양태에서, 이는 이동하지 않는 압력 매니폴드에 대해 미소유체 장치를 위로 이동시키도록 구성된다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 압력 매니폴드와 접촉하게 b) 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 관류 일회용품)를 이동시키도록 구성된 a) 작동 조립체를 포함하는 장치를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 a) 통합된 밸브 및 밀봉부 (예를 들어, 엘라스토머성 막)를 포함하는 압력 매니폴드를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함하는 장치, b) 상기 밀봉부 (예를 들어, 엘라스토머성 막)와 접촉하는 다수개의 미소유체 장치를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치는 관류 일회용품이다. 일부 실시양태에서, 탄성/유연성 밀봉부는 압력 매니폴드 상이 아니라 포드 또는 덮개 상에 배치된다. 다른 실시양태에서, 막이 한 가지 특정한 방식으로만 기재되었기 때문에 본 발명은 막으로 제한되는 것으로 고려되지 않으며; 다른 실시양태에서, o-링, 개스킷 (막보다 두꺼움), 유연성 물질, 또는 진공 그리스가 대신 사용된다. 한 실시양태에서, 상기 밸브는 슈레이더 밸브를 포함한다. 한 실시양태에서, 매니폴드는 작동기가 덮개에 대한 맞물림 및 지속적 압력을 항상 제공할 필요가 없도록 이중-안정 맞물림 기구를 사용한다. 이중-안정 기구에서, 작동기가 매니폴드와 맞물린 다음, 꺼질 수 있다. 이는 작동기가 장시간 동안 전력을 공급하는 동안에 과도한 열을 발생하는 상황에서 유용하다. 한 실시양태에서, 관류 일회용품은 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.The present invention also contemplates a culture module and a perfusion disposable (PD) as a system. In one embodiment, the system comprises a device comprising an actuation assembly configured to move a plurality of microfluidic devices (e.g., a perfusion manifold assembly as described herein) relative to a pressure manifold comprising integrated valves. In one embodiment, the device comprises a) an actuation assembly configured to move a plurality of microfluidic devices (e.g., perfusion disposables) relative to a non-moving pressure manifold. In one embodiment, the system comprises a) a device comprising an actuation assembly configured to move a pressure manifold comprising integrated valves and seals (e.g., elastomeric membranes), and b) a plurality of microfluidic devices in contact with the seals (e.g., elastomeric membranes). In one embodiment, the microfluidic devices are perfusion disposables. In some embodiments, the elastomeric/flexible seals are disposed on a pod or cover rather than on the pressure manifold. In other embodiments, the invention is not considered limited to the membrane because the membrane is described in only one particular way; in other embodiments, an o-ring, a gasket (thicker than the membrane), a flexible material, or vacuum grease is used instead. In one embodiment, the valve comprises a Schrader valve. In one embodiment, the manifold uses a dual-stable engagement mechanism so that the actuator does not have to always provide engagement and sustained pressure against the cover. In a dual-stable mechanism, the actuator can engage the manifold and then turn off. This is useful in situations where the actuator generates excessive heat while powering it for long periods of time. In one embodiment, the perfusion disposable is interlocked with a microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on or in the membrane and/or the channels.
본 발명은 또한 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 유체 소통하도록 설치하기 위한, 예컨대 이로 제한되지 않지만 미소유체 장치를 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하도록 설치하기 위한 점적-대-점적 연결 방식을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 1개 이상의 유체 포트를 포함하는 제1 표면을 가진 기판을 포함하는 유체 장치이며, 여기서 상기 제1 표면은 1개 이상의 유체 포트에서 제1 액체를 포함하는 1개 이상의 액적(liquid droplet)을 안정하게 보유하도록 적합화된 것인 유체 장치를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 표면은 1개 이상의 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 영역을 포함하고, 상기 영역이 상기 제1 액체에 의한 습윤에 저항하도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 소수성이도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 영역은 상기 제1 액체에 의한 습윤에 저항하도록 선택된 제1 물질을 포함한다. 본 발명이 임의의 특별한 제1 물질로 제한되지 않는 것으로 의도된다. 그러나, 한 실시양태에서, 제1 물질은 폴리-테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 퍼플루오로알콕시 알칸 (PFA), 플루오린화 에틸렌프로필렌 (FEP), 폴리디메틸실록산 (PDMS), 나일론 (일부 등급은 친수성이고, 일부는 소수성임), 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 한 실시양태에서, 기판은 상기 제1 물질을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 상기 제1 표면 상에 결합, 부착, 코팅 또는 스퍼터링이 된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 소수성 개스킷을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 영역은 플라즈마 처리, 이온 처리, 기상 증착, 액상 증착, 흡착, 흡수, 또는 1종 이상의 작용제와의 화학 반응에 의해 상기 제1 액체에 의한 습윤에 저항하도록 적합화된다.The present invention also contemplates a drop-to-drop connection arrangement for placing a microfluidic device in fluid communication with a fluid source or another microfluidic device, such as, but not limited to, placing a microfluidic device in fluid communication with a perfusion manifold assembly. In one embodiment, the present invention contemplates a fluidic device comprising a substrate having a first surface including one or more fluid ports, wherein the first surface is adapted to stably retain one or more liquid droplets comprising a first liquid in the one or more fluid ports. In one embodiment, the first surface comprises one or more regions surrounding the one or more fluid ports, the regions being adapted to resist wetting by the first liquid. In one embodiment, the regions are adapted to be hydrophobic. In one embodiment, the one or more regions comprise a first material selected to resist wetting by the first liquid. It is not intended that the present invention be limited to any particular first material. However, in one embodiment, the first material is selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy alkane (PFA), fluorinated ethylenepropylene (FEP), polydimethylsiloxane (PDMS), nylon (some grades being hydrophilic and some being hydrophobic), polypropylene, polystyrene, and polyimide. In one embodiment, the substrate comprises the first material. In one embodiment, the first material is bonded, adhered, coated, or sputtered onto the first surface. In one embodiment, the first material comprises a hydrophobic gasket. In one embodiment, the one or more regions are adapted to resist wetting by the first liquid, such as by plasma treatment, ion treatment, vapor deposition, liquid phase deposition, adsorption, absorption, or chemical reaction with one or more agents.
한 실시양태에서, 상기 제1 표면은 1개 이상의 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 영역을 포함하고, 상기 영역은 상기 제1 액체에 의한 습윤을 촉진하도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 친수성이도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 영역은 상기 제1 액체에 의한 습윤을 촉진하도록 선택된 제1 물질을 포함한다. 다시, 본 발명이 임의의 특별한 제1 물질로 제한되지 않는 것으로 의도된다. 그러나, 한 실시양태에서, 제1 물질은 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리비닐 알콜 (PVOH), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리풀폰, 폴리스티렌, 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 나일론, 폴리비닐 플루오라이드 (PVF), 폴리비닐리덴 클로라이드 (PVDC), 폴리비닐 클로라이드 (PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 한 실시양태에서, 기판은 상기 제1 물질을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 상기 제1 표면 상에 결합, 부착, 코팅 또는 스퍼터링이 된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 친수성 개스킷을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 영역은 플라즈마 처리, 이온 처리, 기상 증착, 액상 증착, 흡착, 흡수, 또는 1종 이상의 작용제와의 화학 반응에 의해 상기 제1 액체에 의한 습윤을 촉진하도록 적합화된다.In one embodiment, the first surface comprises one or more regions surrounding one or more fluid ports, the regions being adapted to facilitate wetting by the first liquid. In one embodiment, the regions are adapted to be hydrophilic. In one embodiment, the one or more regions comprise a first material selected to facilitate wetting by the first liquid. Again, it is not intended that the invention be limited to any particular first material. However, in one embodiment, the first material is selected from the group consisting of polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVOH), polycarbonate (PC), polyether ether ketone (PEEK), polyethylene terephthalate (PET), polyfulphone, polystyrene, polyvinyl acetate (PVA), nylon, polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC), and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS). In one embodiment, the substrate comprises the first material. In one embodiment, the first material is bonded, adhered, coated or sputtered onto the first surface. In one embodiment, the first material comprises a hydrophilic gasket. In one embodiment, the one or more regions are adapted to promote wetting by the first liquid by plasma treatment, ion treatment, vapor deposition, liquid phase deposition, adsorption, absorption, or chemical reaction with one or more agents.
한 실시양태에서, 제1 표면은 1개 이상의 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 융기부를 포함한다. 한 실시양태에서, 제1 표면은 1개 이상의 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 함몰부를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 표면은 1개 이상의 수성 액적을 안정하게 보유하도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 표면은 1개 이상의 비수성 액적을 안정하게 보유하도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 표면은 1개 이상의 유적(oil droplet)을 안정하게 보유하도록 적합화된다.In one embodiment, the first surface comprises one or more raised portions surrounding one or more fluid ports. In one embodiment, the first surface comprises one or more depressed portions surrounding one or more fluid ports. In one embodiment, the first surface is adapted to stably retain one or more aqueous droplets. In one embodiment, the first surface is adapted to stably retain one or more non-aqueous droplets. In one embodiment, the first surface is adapted to stably retain one or more oil droplets.
본 발명은 또한 점적을 보유하는 장치를 포함하는 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 a) 1개 이상의 유체 포트의 제1 세트를 포함하는 제1 표면을 포함하는 제1 기판으로서, 상기 제1 표면이 유체 포트의 제1 세트에서 제1 액체를 포함하는 1개 이상의 액적을 안정하게 보유하도록 적합화된 것인 제1 기판, b) 1개 이상의 유체 포트의 제2 세트를 포함하는 제2 표면을 포함하는 제2 기판, 및 c) 유체 포트의 제1 세트 및 유체 포트의 제2 세트를 유체 접촉시키기 위한 (연결하기 위한) 기구를 포함한다. The present invention also contemplates a system comprising a device for holding a droplet. In one embodiment, the system comprises: a) a first substrate comprising a first surface comprising a first set of one or more fluid ports, the first surface being adapted to stably hold one or more droplets comprising a first liquid in the first set of fluid ports; b) a second substrate comprising a second surface comprising a second set of one or more fluid ports; and c) a mechanism for fluidically contacting (connecting) the first set of fluid ports and the second set of fluid ports.
본 발명은 또한 유체 연결을 정립하는 것과 조합될 수 있도록 점적을 보유하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, a) 1개 이상의 유체 포트의 제1 세트를 포함하는 제1 표면을 포함하는 제1 기판으로서, 상기 제1 표면이 유체 포트의 제1 세트에서 제1 액체를 포함하는 1개 이상의 액적을 안정하게 보유하도록 적합화된 것인 제1 기판을 제공하는 단계, b) 1개 이상의 유체 포트의 제2 세트를 포함하는 제2 표면을 포함하는 제2 기판을 제공하는 단계, 및 c) 유체 포트의 제1 세트 및 유체 포트의 제2 세트를 (예를 들어, 제어된 맞물림을 통해) 접촉시키는 단계를 포함하는, 유체 연결을 정립하는 방법이 고려된다. 바람직한 실시양태에서, 단계 c)의 접촉은 유체 포트의 제1 세트 및 유체 포트의 제2 세트를 정렬시키고, 포트의 정렬된 세트들을 접촉시키는 것을 포함한다. The present invention also contemplates a method of retaining a droplet that may be combined with establishing a fluid connection. In one embodiment, a method of establishing a fluid connection is contemplated, comprising the steps of: a) providing a first substrate comprising a first surface comprising a first set of fluid ports, the first surface being adapted to stably retain at least one droplet comprising a first liquid in the first set of fluid ports, b) providing a second substrate comprising a second surface comprising a second set of fluid ports, and c) contacting the first set of fluid ports and the second set of fluid ports (e.g., via controlled engagement). In a preferred embodiment, the contacting of step c) comprises aligning the first set of fluid ports and the second set of fluid ports and contacting the aligned sets of ports.
한 실시양태에서, 본 발명은 미소유체 장치를 점적-대-점적 연결로 유체 공급원과 접촉시키는 시스템 및 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 제1 돌출 유체 점적(fluid droplet)을 포함하고 제1 접합 표면 상에 위치한 제1 유체 포트와 유체 소통하는 유체 공급원; 및 ii) 제2 돌출 유체 점적을 포함하고 제2 접합 표면 상에 있는 제2 유체 포트와 유체 소통하는 미소채널을 포함하는 미소유체 장치를 제공하는 단계; 및 b) 상기 제1 돌출 유체 점적과 상기 제2 유체 점적이 함께 점적-대-점적으로 연결되어, 유체가 상기 유체 공급원으로부터 상기 제1 유체 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 제2 유체 포트로 흐르게 하는 단계를 포함하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 제1 돌출 유체 점적을 지지하도록 적합화되고 제1 접합 표면 상에 위치한 제1 유체 포트와 유체 소통하는 유체 공급원; b) 제2 돌출 유체 점적을 지지하도록 적합화되고 제2 접합 표면 상에 있는 제2 유체 포트와 유체 소통하는 미소채널을 포함하는 미소유체 장치; 및 c) 상기 제1 돌출 유체 점적과 상기 제2 유체 점적이 함께 점적-대-점적으로 연결되어, 유체가 상기 유체 공급원으로부터 상기 제1 유체 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 제2 유체 포트로 흐를 수 있게 하는 기구를 포함하는 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 제1 돌출 유체 점적은 상기 제1 접합 표면으로부터 아래로 돌출되고, 제2 돌출 유체 점적은 상기 제2 접합 표면으로부터 위로 돌출된다. 한 실시양태에서, 제1 돌출 유체 점적은 상기 제1 접합 표면으로부터 위로 돌출되고, 제2 돌출 유체 점적은 상기 제2 접합 표면으로부터 아래로 돌출된다. 한 실시양태에서, 상기 기구는 상기 제2 접합 표면을 상기 제1 접합 표면과 접촉하도록 위로 상승시킨다. 또 다른 실시양태에서, 상기 기구는 상기 제1 접합 표면을 상기 제2 접합 표면과 접촉하도록 위로 상승시킨다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 기구는 상기 제2 접합 표면을 상기 제1 접합 표면과 접촉하도록 하강시킨다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 기구는 상기 제1 접합 표면을 상기 제2 접합 표면과 접촉하도록 하강시킨다.In one embodiment, the present invention contemplates a system and method for contacting a microfluidic device with a fluid source in a drop-to-drop connection. In one embodiment, the present invention contemplates a method comprising: a) providing a microfluidic device comprising i) a fluid source comprising a first protruding fluid droplet and in fluid communication with a first fluid port located on a first bonding surface; and ii) a microchannel comprising a second protruding fluid droplet and in fluid communication with a second fluid port located on a second bonding surface; and b) connecting the first protruding fluid droplet and the second fluid droplet together in drop-to-drop connection, such that fluid flows from the fluid source through the first fluid port to the second fluid port of the microfluidic device. In one embodiment, the present invention contemplates a method comprising: a) a fluid source adapted to support the first protruding fluid droplet and in fluid communication with a first fluid port located on the first bonding surface; b) a microfluidic device comprising a microchannel adapted to support a second protruding fluid droplet and in fluid communication with a second fluid port on a second bonding surface; and c) a mechanism wherein the first protruding fluid droplet and the second fluid droplet are connected drop-to-drop such that fluid can flow from the fluid source through the first fluid port to the second fluid port of the microfluidic device. In one embodiment, the first protruding fluid droplet projects downwardly from the first bonding surface and the second protruding fluid droplet projects upwardly from the second bonding surface. In one embodiment, the first protruding fluid droplet projects upwardly from the first bonding surface and the second protruding fluid droplet projects downwardly from the second bonding surface. In one embodiment, the mechanism raises the second bonding surface upwardly into contact with the first bonding surface. In another embodiment, the mechanism raises the first bonding surface upwardly into contact with the second bonding surface. In yet another embodiment, the mechanism lowers the second bonding surface into contact with the first bonding surface. In yet another embodiment, the mechanism lowers the first bonding surface into contact with the second bonding surface.
한 실시양태에서, 본 발명은 점적이 표면 처리에 의해 제어되는 것을 고려한다. 상기 시스템의 한 실시양태에서, 상기 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 영역을 포함하고, 상기 영역은 상기 유체에 의한 습윤에 저항하도록 적합화된다. 한 실시양태에서 상기 영역은 소수성이도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 상기 유체에 의한 습윤에 저항하도록 선택된 제1 물질을 포함한다. 본 발명이 제1 물질의 성질로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 제1 물질은 폴리-테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 퍼플루오로알콕시 알칸 (PFA), 플루오린화 에틸렌프로필렌 (FEP), 폴리디메틸실록산 (PDMS), 나일론 (일부 등급은 소수성임), 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명은 제1 물질이 표면에 부착되는 성질에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 상기 제1 접합 표면 상에 결합, 부착, 코팅 또는 스퍼터링이 된다. 본 발명은 또한 본래 소수성인 표면, 또는 소수성으로 될 수 있는 표면을 갖는 특징부를 부가하는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 소수성 개스킷을 포함한다. 본 발명은 표면 또는 표면의 영역을 변형하기 위해 이용되는 특별한 처리 방식으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 상기 제1 접합 표면의 상기 영역은 플라즈마 처리, 이온 처리, 기상 증착, 액상 증착, 흡착, 흡수, 또는 1종 이상의 작용제와의 화학 반응에 의해 습윤에 저항하도록 적합화된다.In one embodiment, the invention contemplates that the droplet is controlled by a surface treatment. In one embodiment of the system, the first bonding surface comprises a region surrounding the first fluid port, the region being adapted to resist wetting by the fluid. In one embodiment, the region is adapted to be hydrophobic. In one embodiment, the region comprises a first material selected to resist wetting by the fluid. It is not intended that the invention be limited to the properties of the first material. However, in one embodiment, the first material is selected from the group consisting of poly-tetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy alkane (PFA), fluorinated ethylenepropylene (FEP), polydimethylsiloxane (PDMS), nylon (some grades are hydrophobic), polypropylene, polystyrene, and polyimide. It is not intended that the invention be limited by the properties of the first material to which it adheres to the surface. However, in one embodiment, the first material is bonded, adhered, coated, or sputtered onto the first bonding surface. The present invention also contemplates adding a feature having an inherently hydrophobic surface, or a surface capable of being rendered hydrophobic. In one embodiment, the first material comprises a hydrophobic gasket. The present invention is not intended to be limited to the particular treatment method utilized to modify the surface or a region of the surface. However, in one embodiment, the region of the first bonding surface is adapted to resist wetting, such as by plasma treatment, ion treatment, vapor deposition, liquid phase deposition, adsorption, absorption, or chemical reaction with one or more agents.
표면 또는 표면의 영역이 습윤에 저항하도록 적합화시키는 실시양태가 상기 논의되었지만, 본 발명은 상기 제1 접합 표면이 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 영역을 포함하고, 상기 영역이 상기 유체에 의한 습윤을 촉진하도록 적합화된 것인 실시양태를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 친수성이도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 상기 제1 액체에 의한 습윤을 촉진하도록 선택된 제1 물질을 포함한다. 본 발명이 습윤을 촉진하는 특별한 제1 물질로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 제1 물질은 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리비닐 알콜 (PVOH), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리풀폰, 폴리스티렌, 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 나일론 (일부 등급은 친수성임), 폴리비닐 플루오라이드 (PVF), 폴리비닐리덴 클로라이드 (PVDC), 폴리비닐 클로라이드 (PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또한, 본 발명은 제1 물질이 표면에 부착되는 기술에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 상기 제1 접합 표면 상에 결합, 부착, 코팅 또는 스퍼터링이 된다. 본 발명은 또한 본래 친수성인 표면, 또는 친수성이 될 수 있는 표면을 갖는 구조 또는 특징부를 도입하는 것을 고려한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 친수성 개스킷을 포함한다. 또한, 본 발명은 습윤을 촉진하는 처리 방식으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 상기 제1 접합 표면의 상기 영역은 플라즈마 처리, 이온 처리, 기상 증착, 액상 증착, 흡착, 흡수, 또는 1종 이상의 작용제와의 화학 반응에 의해 습윤을 촉진하도록 적합화된다.While embodiments in which a surface or region of a surface is adapted to resist wetting have been discussed above, the present invention contemplates embodiments in which the first bonding surface comprises a region surrounding the first fluid port, the region being adapted to facilitate wetting by the fluid. In one embodiment, the region is adapted to be hydrophilic. In one embodiment, the region comprises a first material selected to facilitate wetting by the first liquid. It is not intended that the present invention be limited to particular first materials that facilitate wetting. However, in one embodiment, the first material is selected from the group consisting of polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVOH), polycarbonate (PC), polyether ether ketone (PEEK), polyethylene terephthalate (PET), polyfulphone, polystyrene, polyvinyl acetate (PVA), nylon (some grades are hydrophilic), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC), and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS). Furthermore, the present invention is not intended to be limited by the technique by which the first material is attached to the surface. However, in one embodiment, the first material is bonded, adhered, coated, or sputtered onto the first bonding surface. The present invention also contemplates introducing structures or features having an inherently hydrophilic surface, or a surface that can be made hydrophilic. For example, in one embodiment, the first material comprises a hydrophilic gasket. Furthermore, the present invention is not intended to be limited to treatment modalities that promote wetting. For example, in one embodiment, said region of said first bonding surface is adapted to promote wetting by plasma treatment, ion treatment, vapor deposition, liquid phase deposition, adsorption, absorption, or chemical reaction with one or more agents.
본 발명은 또한 표면의 일부로서 성형 또는 형성될 수 있거나, 공급원에 부착되거나 그 위에 침착되거나 그 위에 인쇄되거나 그에 결합될 수 있거나, 또는 표면에 기계 가공되거나 에칭되거나 또는 삭마될 수 있는 구조 및 기하학적 특징부를 고려한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 융기부를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 함몰부를 포함한다.The present invention also contemplates structural and geometric features that can be molded or formed as part of the surface, attached to, deposited on, printed on, or bonded to the source, or machined, etched, or abraded into the surface. For example, in one embodiment, the first mating surface comprises one or more raised portions surrounding the first fluid port. In another embodiment, the first mating surface comprises one or more depressed portions surrounding the first fluid port.
본 발명은 또한 수성 유체만으로의 점적-대-점적 연결로 제한되지 않는다. 한 실시양태에서 상기 제1 접합 표면이 수성 돌출 유체 점적을 안정하게 보유하도록 적합화되었지만, 또 다른 실시양태에서 상기 제1 접합 표면은 비수성 돌출 유체 점적, 예컨대 비제한적으로 유성 돌출 점적을 안정하게 보유하도록 적합화된다.The present invention is also not limited to drop-to-drop connections with only aqueous fluids. In one embodiment, the first bonding surface is adapted to stably hold an aqueous protruding fluid droplet, while in another embodiment, the first bonding surface is adapted to stably hold a non-aqueous protruding fluid droplet, such as, but not limited to, an oily protruding droplet.
본 발명은 또한 점적-대-점적 방식을 이용하여 점적들을 융합시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 제1 돌출 유체 점적을 포함하고 제1 접합 표면 상에 위치한 제1 유체 포트와 유체 소통하는 유체 공급원; 및 ii) 제2 돌출 유체 점적을 포함하고 제2 접합 표면 상에 있는 제2 유체 포트와 유체 소통하는 미소채널을 포함하는 미소유체 장치 또는 칩을 제공하는 단계; 및 b) 상기 제1 돌출 유체 점적과 상기 제2 유체 점적을 함께 점적-대-점적으로 연결시키고, 이로써 상기 제1 및 제2 유체 점적이 융합되어, 유체가 상기 유체 공급원으로부터 상기 제1 유체 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 제2 유체 포트로 흐르게 하는 단계를 포함하는, 점적들을 융합시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 본 발명은 특별한 배향 또는 두 접합 표면으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 제1 돌출 유체 점적은 상기 제1 접합 표면으로부터 아래로 돌출되고, 제2 돌출 유체 점적은 상기 제2 접합 표면으로부터 위로 돌출된다. 또 다른 실시양태에서, 제1 돌출 유체 점적은 상기 제1 접합 표면으로부터 위로 돌출되고, 제2 돌출 유체 점적은 상기 제2 접합 표면으로부터 아래로 돌출된다. 본 발명은 점적을 함께 모으는 방법으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 단계 b)는 상기 제2 접합 표면을 상기 제1 접합 표면과 접촉하도록 위로 상승시키는 것을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 단계 b)는 상기 제1 접합 표면을 상기 제2 접합 표면과 접촉하도록 위로 상승시키는 것을 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 단계 b)는 상기 제2 접합 표면을 상기 제1 접합 표면과 접촉하도록 하강시키는 것을 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 단계 b)는 상기 제1 접합 표면을 상기 제2 접합 표면과 접촉하도록 하강시키는 것을 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 상기 점적-대-점적 연결은 공기가 상기 유체 주입 포트로 들어가는 것을 허용하지 않는다.The present invention also contemplates a method of fusing droplets using a drop-to-drop approach. In one embodiment, the present invention contemplates a method of fusing droplets, comprising: a) providing a microfluidic device or chip comprising: i) a fluid source comprising a first protruding fluid droplet and in fluid communication with a first fluid port located on a first bonding surface; and ii) a microchannel comprising a second protruding fluid droplet and in fluid communication with a second fluid port located on a second bonding surface; and b) connecting the first protruding fluid droplet and the second fluid droplet together drop-to-drop, such that the first and second fluid drops fuse, thereby allowing fluid to flow from the fluid source through the first fluid port to the second fluid port of the microfluidic device. In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on or within the membrane and/or the channels. The invention is not intended to be limited to a particular orientation or two bonding surfaces. In one embodiment, the first protruding fluid droplet protrudes downwardly from the first bonding surface, and the second protruding fluid droplet protrudes upwardly from the second bonding surface. In another embodiment, the first protruding fluid droplet protrudes upwardly from the first bonding surface, and the second protruding fluid droplet protrudes downwardly from the second bonding surface. The invention is not intended to be limited to a method of bringing the droplets together. In one embodiment, step b) comprises elevating the second bonding surface upwardly into contact with the first bonding surface. In another embodiment, step b) comprises elevating the first bonding surface upwardly into contact with the second bonding surface. In yet another embodiment, step b) comprises lowering the second bonding surface downwardly into contact with the first bonding surface. In yet another embodiment, step b) comprises lowering the first bonding surface downwardly into contact with the second bonding surface. In a preferred embodiment, the drop-to-drop connection does not permit air to enter the fluid injection port.
본 발명은 습윤을 촉진하기 위한 표면 처리를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 영역을 포함하고, 상기 영역은 상기 유체에 의한 습윤을 촉진하도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 친수성이도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 상기 유체에 의한 습윤을 촉진하도록 선택된 제1 물질을 포함한다. 본 발명을 임의의 특별한 제1 물질로 제한하는 것으로 의도되지 않지만, 한 실시양태에서, 제1 물질은 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리비닐 알콜 (PVOH), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리풀폰, 폴리스티렌, 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 나일론, 폴리비닐 플루오라이드 (PVF), 폴리비닐리덴 클로라이드 (PVDC), 폴리비닐 클로라이드 (PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명을 임의의 특별한 부착 접근법으로 제한하는 것으로 의도되지 않지만, 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 상기 제1 접합 표면 상에 결합, 부착, 코팅 또는 스퍼터링이 된다.The present invention contemplates a surface treatment to promote wetting. In one embodiment, the first bonding surface comprises a region surrounding the first fluid port, the region being adapted to promote wetting by the fluid. In one embodiment, the region is adapted to be hydrophilic. In one embodiment, the region comprises a first material selected to promote wetting by the fluid. While it is not intended to limit the invention to any particular first material, in one embodiment, the first material is selected from the group consisting of polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVOH), polycarbonate (PC), polyether ether ketone (PEEK), polyethylene terephthalate (PET), polyfulphone, polystyrene, polyvinyl acetate (PVA), nylon, polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC), and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS). While not intended to limit the present invention to any particular attachment approach, in one embodiment, the first material is bonded, adhered, coated or sputtered onto the first bonding surface.
일부 실시양태에서, 본 발명은 본래 친수성인 표면 (또는 친수성이 될 수 있는 표면)을 갖는 구조를 비롯한 특징부 또는 구조를 표면에 부가하는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 친수성 개스킷을 포함한다.In some embodiments, the present invention contemplates adding features or structures to a surface, including structures having an inherently hydrophilic surface (or a surface capable of becoming hydrophilic). In one embodiment, the first material comprises a hydrophilic gasket.
본 발명은 임의의 특별한 표면 처리 기술로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 상기 제1 접합 표면의 상기 영역은 플라즈마 처리, 이온 처리, 기상 증착, 액상 증착, 흡착, 흡수, 또는 1종 이상의 작용제와의 화학 반응에 의해 습윤을 촉진하도록 적합화된다.The present invention is not intended to be limited to any particular surface treatment technique. However, in one embodiment, said region of said first bonding surface is adapted to promote wetting by plasma treatment, ion treatment, vapor deposition, liquid phase deposition, adsorption, absorption, or chemical reaction with one or more agents.
추가의 구조가 표면 내에 또는 상에 성형되거나 달리 형성될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 융기부를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 함몰부를 포함한다.Additional structures may be molded or otherwise formed within or on the surface. For example, in one embodiment, the first mating surface comprises one or more raised portions surrounding the first fluid port. In another embodiment, the first mating surface comprises one or more depressed portions surrounding the first fluid port.
상기 언급한 바와 같이, 유체가 수성 유체일 필요는 없다. 한 실시양태에서 본 발명은 상기 제1 접합 표면이 수성 돌출 유체 점적을 안정하게 보유하도록 적합화되지만, 또 다른 실시양태에서 상기 제1 접합 표면이 비수성 돌출 유체 점적을 안정하게 보유하도록, 예컨대 비제한적으로 유성 돌출 점적을 보유하도록 적합화되는 것을 고려한다.As noted above, the fluid need not be an aqueous fluid. In one embodiment, the present invention contemplates that the first bonding surface is adapted to stably hold an aqueous protruding fluid droplet, while in another embodiment, the first bonding surface is adapted to stably hold a non-aqueous protruding fluid droplet, such as, but not limited to, an oily protruding fluid droplet.
본 발명은 또한 포트를 함께 연결시키는 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 a) 제1 유체 포트를 포함하는 제1 기판, b) 제2 유체 포트를 포함하는 제2 기판, c) 제1 포트 및 제2 포트를 정렬시키도록 적합화된 가이드 기구, 및 (임의적으로) d) 제1 기판과 제2 기판의 접촉을 유지하도록 적합화된 유지 기구를 포함한다. 본 발명이 임의의 특별한 가이드 기구로 제한되는 것으로 의도되지 않지만, 한 실시양태에서 가이드 기구는 상기 제1 기판 상에 위치한 가이드 트랙이고, 상기 가이드 트랙은 상기 제2 기판의 일부분과 맞물리도록 구성된다. 본 발명은 유지 기구가 제1 또는 제2 기판 상에 있는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서 유지 기구가 상기 제2 기판 상에 위치한 클립이고, 상기 클립은 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된다.The present invention also contemplates a system for connecting ports together. In one embodiment, the system comprises a) a first substrate comprising a first fluid port, b) a second substrate comprising a second fluid port, c) a guide mechanism adapted to align the first port and the second port, and (optionally) d) a retaining mechanism adapted to maintain contact between the first substrate and the second substrate. While the present invention is not intended to be limited to any particular guide mechanism, in one embodiment the guide mechanism is a guide track positioned on the first substrate, the guide track configured to engage a portion of the second substrate. The present invention contemplates embodiments in which the retaining mechanism is on either the first or second substrate, but in one embodiment the retaining mechanism is a clip positioned on the second substrate, the clip configured to engage the first substrate.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 a) 1개 이상의 유체 포트의 제1 세트를 포함하는 제1 기판, b) 1개 이상의 유체 포트의 제2 세트를 포함하는 제2 기판, c) 포트의 제1 세트 및 포트의 제2 세트를 정렬시키도록 적합화된 가이드 기구, 및 d) 제1 기판과 제2 기판의 접촉을 유지하도록 적합화된 유지 기구를 포함하는 시스템을 고려한다. 다시, 다양한 가이드 기구가 고려된다 (본원에서 논의된다). 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 샤프트, 또는 가이드 샤프트를 수용하도록 구성된 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동을 포함한다. 그러나, 한 실시양태에서, 가이드 기구는 상기 제1 기판 상에 위치한 가이드 트랙이고, 상기 가이드 트랙은 상기 제2 기판의 일부분과 맞물리도록 구성된다. 다시, 다양한 유지 기구가 고려된다 (본원에서 논의된다). 그러나, 한 실시양태에서, 유지 기구는 상기 제2 기판 상에 위치한 클립이고, 상기 클립은 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된다.In another embodiment, the present invention contemplates a system comprising a) a first substrate comprising a first set of one or more fluid ports, b) a second substrate comprising a second set of one or more fluid ports, c) a guide mechanism adapted to align the first set of ports and the second set of ports, and d) a retaining mechanism adapted to maintain contact between the first substrate and the second substrate. Again, a variety of guide mechanisms are contemplated (and are discussed herein). In one embodiment, the guide mechanism comprises a guide shaft, or a hole, groove, orifice or other cavity configured to receive the guide shaft. However, in one embodiment, the guide mechanism is a guide track disposed on the first substrate, the guide track being configured to engage a portion of the second substrate. Again, a variety of retaining mechanisms are contemplated (and are discussed herein). However, in one embodiment, the retaining mechanism is a clip disposed on the second substrate, the clip being configured to engage the first substrate.
본 발명은 또한 유체 연결을 정립하는 방식으로 포트를 연결하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 제1 유체 포트를 포함하는 제1 기판, 제2 유체 포트를 포함하는 제2 기판, 및 제2 기판을 가이드하도록 적합화된 가이드 기구를 제공하는 단계, b) 제2 기판을 가이드 기구와 맞물리게 하는 단계, c) 가이드 기구의 도움에 의해 유체 포트의 제1 및 제2 세트를 정렬시키는 단계, 및 d) 제1 및 제2 유체 포트를 접촉시켜, 유체 연결을 정립하는 단계를 포함하는, 유체 연결을 정립하는 방법을 고려한다. 다양한 가이드 기구가 고려되지만, 한 실시양태에서 상기 가이드 기구는 상기 제1 기판 상에 위치한 가이드 트랙을 포함하고, 상기 가이드 트랙은 상기 제2 기판의 일부분과 맞물리도록 구성된다. 유체 연결을 정립하는 이 방법의 한 실시양태에서, 상기 제2 기판은 접합 표면을 포함하는 미소유체 장치를 포함하고, 상기 제2 유체 포트는 상기 접합 표면 상에 위치하고 상기 접합 표면 위로 돌출된 점적을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 상기 제1 기판은 접합 표면을 포함하고, 상기 제1 유체 포트는 상기 접합 표면 상에 위치하고 돌출 점적을 포함한다. 이 실시양태에서 여전히 추가로, 단계 d)의 상기 접촉은 상기 제1 및 제2 유체 포트가 유체 연결을 정립할 때 점적-대-점적 연결을 유발한다. 상기 점적-대-점적 연결은 공기가 1개 이상의 유체 주입 포트로 들어가는 것을 허용하지 않는 것이 바람직하다. 본 발명이 정렬 방식으로 제한되지 않지만, 한 실시양태에서 단계 c)의 상기 정렬은 가이드 트랙에 의해 제2 기판을 슬라이딩시키는 것을 포함한다. 가이드 트랙에 대한 다양한 디자인 및 형태가 고려되지만, 한 실시양태에서 상기 가이드 트랙은 제1 및 제2 구획을 포함하고, 상기 제1 구획은 단계 c)의 정렬을 지지하도록 형성되고, 상기 제2 구획은 단계 d)의 접촉을 지지하도록 형성된다.The present invention also contemplates a method of connecting ports in a manner that establishes a fluid connection. In one embodiment, the present invention contemplates a method of establishing a fluid connection, comprising the steps of: a) providing a first substrate comprising a first fluid port, a second substrate comprising a second fluid port, and a guide mechanism adapted to guide the second substrate, b) engaging the second substrate with the guide mechanism, c) aligning the first and second sets of fluid ports with the aid of the guide mechanism, and d) contacting the first and second fluid ports, thereby establishing the fluid connection. While various guide mechanisms are contemplated, in one embodiment the guide mechanism comprises a guide track positioned on the first substrate, the guide track configured to engage a portion of the second substrate. In one embodiment of this method of establishing a fluid connection, the second substrate comprises a microfluidic device comprising a bonding surface, the second fluid port comprising a droplet positioned on the bonding surface and projecting above the bonding surface. In a further embodiment, the first substrate comprises a bonding surface, and the first fluid port is positioned on the bonding surface and comprises a protruding droplet. In this embodiment still further, the contacting of step d) causes a drop-to-drop connection when the first and second fluid ports establish a fluid connection. Preferably, the drop-to-drop connection does not allow air to enter one or more of the fluid injection ports. While the invention is not limited to the manner of alignment, in one embodiment the alignment of step c) comprises sliding the second substrate by a guide track. While various designs and configurations for the guide track are contemplated, in one embodiment the guide track comprises first and second compartments, the first compartment being formed to support the alignment of step c) and the second compartment being formed to support the contacting of step d).
본 발명은 유지 기구가 제1 기판 상에 있는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서, 상기 제2 기판이 제1 기판과 제2 기판의 접촉을 유지하도록 적합화된 유지 기구를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 기판이 접촉하여 유체 연결을 정립할 때, 유지 기구가 자동으로 맞물린다. 그러나, 한 실시양태에서, 본 발명은 e) 유지 기구를 활성화시키는 활성화 단계를 포함한다.The present invention contemplates embodiments in which the retaining mechanism is on the first substrate, but in one embodiment, the second substrate comprises a retaining mechanism adapted to maintain contact between the first substrate and the second substrate. In some embodiments, the retaining mechanism is automatically engaged when the first and second substrates are brought into contact to establish a fluid connection. However, in one embodiment, the present invention comprises an activation step of e) activating the retaining mechanism.
2개 기판 시스템이 상기 기재되었지만, 본 발명은 또한 3개 기판 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 a) 제1 유체 포트를 포함하는 제1 기판, b) 제2 유체 포트를 포함하는 제2 기판, c) 상기 제2 기판을 지지하도록 구성된 제3 기판; d) 제1 포트를 제2 포트에 대해 정렬시키도록 적합화된 가이드 기구, 및 e) 제1 기판과 제2 기판의 접촉을 유지하도록 적합화된 유지 기구 수단을 포함한다.While a two-substrate system is described above, the present invention also contemplates a three-substrate system. In one embodiment, the system comprises: a) a first substrate comprising a first fluid port, b) a second substrate comprising a second fluid port, c) a third substrate configured to support the second substrate; d) a guide mechanism adapted to align the first port relative to the second port, and e) a holding mechanism means adapted to maintain contact between the first substrate and the second substrate.
이전에 언급한 바와 같이, 다양한 가이드 기구가 고려된다 (본원에서 논의된다). 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 샤프트, 또는 가이드 샤프트를 수용하도록 구성된 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동을 포함한다. 한 기판 상에 1개 이상의 가이드 샤프트 또는 다른 돌출부가 있을 수 있고, 다른 기판 상의 1개 이상의 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동은 1개 이상의 가이드 샤프트 또는 다른 돌출부를 수용하도록 구성될 수 있다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 트랙을 포함한다. 가이드 트랙(들)은 임의의 배향을 가질 수 있다 (예를 들어, 한 측면으로부터가 아니라 위로부터 나옴). 본 발명은 가이드 기구가 제1, 제2 또는 제3 기판에 부착될 수 있는 것을 고려하지만, 한 실시양태에서, 가이드 트랙은 상기 제1 기판 상에 위치한다. 본 발명이 제2 또는 제3 기판이 가이드 기구와 맞물리도록 구성된 특징부 또는 구조를 갖는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서, 본 발명은 제3 기판이 상기 가이드 트랙과 맞물리도록 구성된 엣지를 포함하는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 제2 기판은 상기 가이드 트랙과 맞물리도록 구성된 엣지를 포함한다. 본 발명은 유지 기구가 제1 또는 제2 기판 상에 위치하는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제3 기판 상에 위치한다. 이전에 언급한 바와 같이, 다양한 유지 기구가 고려된다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클립을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 제1 및 제2 기판 사이의 접촉이 유지되도록 하는 조건하에 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클램프를 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판 상의 구멍과 맞물리도록 구성된 스터드를 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판의 일부분과 마찰 결합으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 접착제 (예컨대, 라미네이트), 열 스테이크(heat stake), 및 스크류로 이루어진 군으로부터 선택된다.As previously mentioned, various guide mechanisms are contemplated (and discussed herein). In one embodiment, the guide mechanism comprises a guide shaft, or a hole, groove, orifice, or other cavity configured to receive the guide shaft. There may be one or more guide shafts or other protrusions on one substrate, and one or more holes, grooves, orifices, or other cavities on the other substrate may be configured to receive the one or more guide shafts or other protrusions. In one embodiment, the guide mechanism comprises a guide track. The guide track(s) may have any orientation (e.g., coming from above rather than from a side). While the present invention contemplates that the guide mechanism may be attached to the first, second, or third substrate, in one embodiment, the guide track is located on the first substrate. While the present invention contemplates embodiments in which the second or third substrate has features or structures configured to engage the guide mechanism, in one embodiment, the present invention contemplates that the third substrate includes an edge configured to engage the guide track. In one embodiment, the second substrate comprises an edge configured to engage with the guide track. While the present invention contemplates embodiments in which the retaining mechanism is positioned on the first or second substrate, in one embodiment, the retaining mechanism is positioned on the third substrate. As previously noted, a variety of retaining mechanisms are contemplated. In one embodiment, the retaining mechanism comprises a clip configured to engage with the first substrate. In another embodiment, the retaining mechanism comprises a clamp configured to engage with the first substrate under conditions such that contact between the first and second substrates is maintained. In yet another embodiment, the retaining mechanism comprises a stud configured to engage with a hole in the first substrate. In yet another embodiment, the retaining mechanism is frictionally engaged with a portion of the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism is selected from the group consisting of an adhesive (e.g., a laminate), a heat stake, and a screw.
본 발명은 시스템의 구성요소가 기재된 바와 같은 (상기 참조) 시스템을 고려하지만, 본 발명은 또한 상기 구성요소가 특정한 방식으로 배열, 부착 또는 연결된 조립체를 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 제1 유체 포트 및 가이드 기구를 포함하고 제2 기판에 대해 그와 접촉하여 위치하는 제1 기판, b) 제2 유체 포트를 포함하고 캐리어에 의해 지지되는 제2 기판, c) 상기 제1 기판의 상기 가이드 기구와 맞물리는 일부분을 포함하는 캐리어를 포함하고, 여기서 상기 제1 및 제2 포트는 유체 소통을 허용하도록 정렬되는 것인 조립체를 고려한다. 본 발명은 유지 기구가 상기 제1 또는 제2 기판 상에 위치하는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서, 상기 캐리어가 상기 제1 및 제2 기판 사이의 상기 접촉을 유지하기 위한 유지 기구를 추가로 포함한다. 다양한 가이드 기구가 고려되지만 (본원에 기재되지만), 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 트랙을 포함한다. 본 발명은 단일 가이드 트랙으로 제한되지 않고, 2개 이상의 가이드 트랙이 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서 가이드 트랙은 상기 제1 기판의 1개 이상의 측면 상에 위치한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 기판과 맞물리는 캐리어 부분은 상기 가이드 트랙과 맞물리도록 구성된 1개 이상의 엣지를 포함한다.While the present invention contemplates a system in which the components of the system are as described (see above), the present invention also contemplates an assembly in which the components are arranged, attached, or connected in a particular manner. In one embodiment, the present invention contemplates an assembly comprising: a) a first substrate comprising a first fluid port and a guide mechanism and positioned in contact with a second substrate; b) a second substrate comprising a second fluid port and supported by a carrier; c) a carrier comprising a portion of said first substrate that engages said guide mechanism, wherein said first and second ports are aligned to permit fluid communication. While the present invention contemplates embodiments in which the retaining mechanism is positioned on said first or second substrate, in one embodiment, the carrier further comprises a retaining mechanism for maintaining said contact between said first and second substrates. While various guide mechanisms are contemplated (as described herein), in one embodiment, the guide mechanism comprises a guide track. The present invention is not limited to a single guide track, and two or more guide tracks may be used. For example, in one embodiment, the guide track is positioned on one or more sides of said first substrate. In one embodiment, the carrier portion that engages the first substrate includes one or more edges configured to engage the guide tracks.
다양한 유지 기구가 고려되지만 (본원에 기재되지만), 조립체의 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클립을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클램프를 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판 상의 구멍과 맞물리도록 구성된 스터드를 포함한다. 특별한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판의 일부분과 마찰 결합으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 접착제 (예컨대 비제한적으로 라미네이트), 열 스테이크, 및 스크류로 이루어진 군으로부터 선택된다.While various retaining mechanisms are contemplated (as described herein), in one embodiment of the assembly, the retaining mechanism comprises a clip configured to engage with the first substrate. In another embodiment, the retaining mechanism comprises a clamp configured to engage with the first substrate. In still another embodiment, the retaining mechanism comprises a stud configured to engage with a hole in the first substrate. In a particular embodiment, the retaining mechanism frictionally engages a portion of the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism is selected from the group consisting of an adhesive (such as, but not limited to, a laminate), a heat stake, and a screw.
본 발명은 또한 3개의 기판을 포함하는 유체 포트를 함께 모음으로써 유체 연결을 정립하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 제1 유체 포트를 포함하는 제1 기판, 제2 유체 포트를 포함하는 제2 기판, 상기 제2 기판을 지지하도록 구성된 제3 기판, 및 가이드 기구를 제공하는 단계; b) 상기 제1 및 제2 포트를 상기 가이드 기구에 의해 정렬시키는 단계; 및 c) 상기 제1 및 제2 기판 사이에서 유체 연결이 정립되도록 하는 조건하에 상기 제1 포트와 상기 제2 포트를 접촉시키는 단계를 포함하는, 유체 연결을 정립하는 방법을 고려한다. 이 3개 기판 방법의 한 실시양태에서, 상기 제2 기판은 접합 표면을 포함하는 미소유체 장치를 포함하고, 상기 제2 유체 포트는 상기 접합 표면 상에 위치하고 상기 접합 표면 위로 돌출된 점적을 포함한다. 이 실시양태에서 추가로, 상기 제1 기판은 접합 표면을 포함하고, 상기 제1 유체 포트는 상기 접합 표면 상에 위치하고 돌출 점적을 포함한다. 이 실시양태에서 여전히 추가로, 단계 c)의 상기 접촉은 상기 제1 및 제2 유체 포트가 유체 연결을 정립할 때 점적-대-점적 연결을 유발한다. 상기 점적-대-점적 연결은 공기가 1개 이상의 유체 주입 포트로 들어가는 것을 허용하지 않는 것이 바람직하다.The present invention also contemplates a method of establishing a fluid connection by assembling fluid ports comprising three substrates. In one embodiment, the present invention contemplates a method of establishing a fluid connection comprising the steps of: a) providing a first substrate comprising a first fluid port, a second substrate comprising a second fluid port, a third substrate configured to support the second substrate, and a guide mechanism; b) aligning the first and second ports with the guide mechanism; and c) contacting the first port and the second port under conditions such that a fluid connection is established between the first and second substrates. In one embodiment of the three substrate method, the second substrate comprises a microfluidic device comprising a bonding surface, wherein the second fluid port comprises a droplet positioned on the bonding surface and projecting above the bonding surface. In this embodiment further, the first substrate comprises a bonding surface, and the first fluid port comprises a droplet positioned on the bonding surface and projecting. In this embodiment still further, the contacting of step c) causes a point-to-point connection when the first and second fluid ports establish a fluid connection. Preferably, the point-to-point connection does not allow air to enter one or more of the fluid injection ports.
다시, 다양한 가이드 기구가 본원에서 고려되고 기재된다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 트랙을 포함한다. 본 발명은 가이드 트랙이 상기 제1, 제2 또는 제3 기판 상에 위치하는 것을 고려하지만, 바람직한 실시양태에서, 가이드 트랙이 상기 제1 기판 상에 위치한다. 한 실시양태에서, 제3 기판은 상기 가이드 트랙과 맞물리도록 구성된 엣지를 포함한다. 본 발명이 정렬을 위한 특별한 기술로 제한되는 것으로 의도되지 않지만, 한 실시양태에서, 본 발명은 단계 b)의 상기 정렬이 상기 가이드 트랙에 의해 상기 제3 기판을 슬라이딩시키는 것을 포함하는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 가이드 트랙은 제1 및 제2 구획을 포함하고, 상기 제1 구획은 단계 b)의 정렬을 지지하도록 형성되고, 상기 제2 구획은 단계 c)의 접촉을 지지하도록 형성된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 구획은 선형이고, 상기 제2 구획은 곡선형이다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 가이드 기구는 상기 제3 기판이 단계 d) 동안에 회전하거나 피벗하는 기구를 포함한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 상기 가이드 기구는 힌지, 이음부, 또는 피벗 지점을 포함한다.Again, various guide mechanisms are contemplated and described herein. In one embodiment, the guide mechanism comprises a guide track. The present invention contemplates that the guide track is positioned on the first, second or third substrate, although in a preferred embodiment, the guide track is positioned on the first substrate. In one embodiment, the third substrate comprises an edge configured to engage the guide track. While the present invention is not intended to be limited to a particular technique for alignment, in one embodiment, the present invention contemplates that the alignment of step b) comprises sliding the third substrate by the guide track. In one embodiment, the guide track comprises first and second sections, the first section being configured to support the alignment of step b) and the second section being configured to support the contact of step c). In one embodiment, the first section is linear and the second section is curved. In yet another embodiment, the guide mechanism comprises a mechanism that causes the third substrate to rotate or pivot during step d). For example, in one embodiment, the guide mechanism comprises a hinge, joint, or pivot point.
본 발명은 유지 기구가 제1 또는 제2 기판 상에 위치하는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서, 본 발명은 상기 제3 기판이 상기 제1 및 제2 포트의 정렬을 유지하기 위한 유지 기구를 추가로 포함한다. 다시, 다양한 유지 기구가 고려된다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클립을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 및 제2 기판 사이의 접촉이 유지되도록 하는 조건하에 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클램프를 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판 상의 구멍과 맞물리도록 구성된 스터드를 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판의 일부분과 마찰 결합으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 접착제 (예컨대 비제한적으로 라미네이트), 열 스테이크, 및 스크류로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명은 또한 제3 기판이 제2 기판을 위한 캐리어인 실시양태를 고려한다.While the present invention contemplates embodiments in which the retaining mechanism is positioned on the first or second substrate, in one embodiment, the present invention further comprises a retaining mechanism for maintaining alignment of the first and second ports with the third substrate. Again, various retaining mechanisms are contemplated. In one embodiment, the retaining mechanism comprises a clip configured to engage with the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism comprises a clamp configured to engage with the first substrate under conditions such that contact between the first and second substrates is maintained. In yet another embodiment, the retaining mechanism comprises a stud configured to engage with a hole on the first substrate. In yet another embodiment, the retaining mechanism is frictionally engaged with a portion of the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism is selected from the group consisting of an adhesive (such as, but not limited to, a laminate), a heat stake, and a screw. The present invention also contemplates embodiments in which the third substrate is a carrier for the second substrate.
한 실시양태에서, 본 발명은 a) 가이드 기구 및 제1 접합 표면 상의 제1 유체 포트를 포함하는 제1 기판, 제2 접합 표면 상의 제2 유체 포트 및 하부 표면을 포함하는 제2 기판, 및 유지 기구 및 상기 가이드 기구와 맞물리기 위한 1개 이상의 엣지를 포함하며 상기 제2 기판의 상기 하부 표면과 접촉하는 캐리어를 제공하는 단계; b) 상기 제1 기판의 상기 가이드 기구를 상기 캐리어의 1개 이상의 엣지와 맞물리게 하는 단계; c) 상기 제1 및 제2 포트를 상기 가이드 기구에 의해 정렬시키는 단계; d) 상기 제1 포트가 상기 제2 포트와 접촉하여 상기 제1 및 제2 기판 사이에서 유체 연결이 정립되도록 하는 조건하에, 상기 제1 접합 표면과 상기 제2 접합 표면을 접촉시키는 단계를 포함하는, 유체 연결을 정립하는 방법을 고려한다. 이 방법의 한 실시양태에서, 상기 제2 유체 포트는 상기 제2 기판의 상기 접합 표면 위로 돌출된 점적을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 유체 포트는 돌출 점적을 포함한다. 한 실시양태에서, 단계 d)의 상기 접촉은 상기 제1 및 제2 유체 포트가 유체 연결을 정립할 때 점적-대-점적 연결을 유발한다. 상기 점적-대-점적 연결은 공기가 1개 이상의 유체 주입 포트로 들어가는 것을 허용하지 않는 것이 바람직하다. 다양한 가이드 기구가 고려되지만, 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 트랙을 포함한다. 본 발명은 1개의 가이드 트랙만이 있는 실시양태로 제한되지 않으며, 2개 이상의 가이드 트랙이 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 가이드 트랙은 상기 제1 기판의 1개 이상의 측면 상에 위치한다. 바람직한 실시양태에서, 캐리어는 상기 가이드 트랙과 맞물리도록 구성된 1개 이상의 엣지를 포함한다. 다양한 정렬 접근법이 고려되지만, 한 실시양태에서, 단계 c)의 상기 정렬은 상기 가이드 트랙에 의해 상기 캐리어를 슬라이딩시키는 것을 포함한다. 가이드 트랙에 대한 다양한 디자인 및 형태가 고려되지만, 한 실시양태에서, 상기 가이드 트랙은 제1 및 제2 구획을 포함하고, 상기 제1 구획은 단계 c)의 정렬을 지지하도록 형성되고, 상기 제2 구획은 단계 d)의 접촉을 지지하도록 형성된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 구획은 선형이고, 상기 제2 구획은 곡선형이다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 가이드 기구는 상기 캐리어가 단계 d) 동안에 회전하거나 피벗하는 기구를 포함한다. 이 실시양태에서, 상기 가이드 기구는 힌지, 이음부, 소켓 또는 다른 피벗 지점을 포함할 수 있다.In one embodiment, the present invention contemplates a method of establishing a fluid connection, comprising: a) providing a first substrate including a guide mechanism and a first fluid port on a first bonding surface, a second substrate including a second fluid port on a second bonding surface and a lower surface, and a carrier including a retaining mechanism and at least one edge for engaging the guide mechanism and contacting the lower surface of the second substrate; b) engaging the guide mechanism of the first substrate with the at least one edge of the carrier; c) aligning the first and second ports with the guide mechanism; and d) contacting the first bonding surface and the second bonding surface under conditions such that the first port contacts the second port such that a fluid connection is established between the first and second substrates. In one embodiment of the method, the second fluid port comprises a droplet protruding above the bonding surface of the second substrate. In one embodiment, the first fluid port comprises a protruding droplet. In one embodiment, the contacting of step d) causes a drop-to-drop connection when the first and second fluid ports establish a fluid connection. Preferably, the drop-to-drop connection does not allow air to enter one or more of the fluid injection ports. While various guide mechanisms are contemplated, in one embodiment, the guide mechanism comprises a guide track. The invention is not limited to embodiments having only one guide track, and two or more guide tracks may be used. In one embodiment, the guide track is positioned on one or more sides of the first substrate. In a preferred embodiment, the carrier comprises one or more edges configured to engage the guide track. While various alignment approaches are contemplated, in one embodiment, the alignment of step c) comprises sliding the carrier by means of the guide track. While various designs and configurations for the guide track are contemplated, in one embodiment, the guide track comprises first and second compartments, the first compartment being formed to support the alignment of step c) and the second compartment being formed to support the contacting of step d). In one embodiment, the first section is linear and the second section is curved. In yet another embodiment, the guide mechanism comprises a mechanism that causes the carrier to rotate or pivot during step d). In this embodiment, the guide mechanism can comprise a hinge, a joint, a socket or other pivot point.
일부 실시양태에서, 단계 d)에서 접촉이 이루어질 때 또는 그 후에 유지 기구는 자동으로 맞물린다. 그러나, 한 실시양태에서, 본 발명은 e) 상기 제1 및 제2 포트의 상기 정렬이 유지되도록 하는 조건하에 상기 유지 기구를 활성화시키는 단계를 추가로 포함한다. 다시, 다양한 유지 기구가 고려된다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클립을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 및 제2 기판 사이의 접촉이 유지되도록 하는 조건하에 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클램프를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판 상의 구멍과 맞물리도록 구성된 스터드를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판의 일부분과 마찰 결합으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 접착제 (예컨대 비제한적으로 라미네이트), 열 스테이크, 및 스크류로 이루어진 군으로부터 선택된다.In some embodiments, the retaining mechanism automatically engages when or after contact is made in step d). However, in one embodiment, the invention further comprises the step of e) activating the retaining mechanism under conditions such that the alignment of the first and second ports is maintained. Again, various retaining mechanisms are contemplated. In one embodiment, the retaining mechanism comprises a clip configured to engage the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism comprises a clamp configured to engage the first substrate under conditions such that contact between the first and second substrates is maintained. In one embodiment, the retaining mechanism comprises a stud configured to engage a hole in the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism frictionally engages a portion of the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism is selected from the group consisting of an adhesive (such as, but not limited to, a laminate), a heat stake, and a screw.
본 발명은 또한 세포를 관류시키기 위한 장치, 예컨대 유체 저장소에 압력을 인가하여 유체 (예를 들어, 배양 배지)의 흐름을 생성하는 장치를 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 통합된 밸브를 포함하는 압력 매니폴드를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함하는 장치를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 엘라스토머성 막을 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 밸브는 슈레이더 밸브를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 압력 매니폴드는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함한다. 한 실시양태에서, 장치는 압력 제어기를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 압력 제어기는 상기 압력 지점을 통해 압력을 인가하도록 구성된다. 한 실시양태에서, 상기 작동 조립체는 상기 압력 매니폴드에 작동가능하게 연결된 기압식 실린더를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치 또는 칩이 상기 접합 표면과 맞물릴 때, 상기 접합 표면이 미소유체 장치 또는 칩을 정렬시키도록 구성된 정렬 특징부를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 세포를 관류시키기 위한 배양 모듈이다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 관류 매니폴드 조립체와 맞물린다 (상기 정렬 특징부는 관류 매니폴드 조립체를 정렬시키도록 구성됨). 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.The invention also contemplates a device for perfusing cells, such as a device for applying pressure to a fluid reservoir to produce a flow of fluid (e.g., culture medium). In one embodiment, the invention contemplates a device comprising an actuating assembly configured to move a pressure manifold comprising an integrated valve. In one embodiment, the device further comprises an elastomeric membrane. In one embodiment, the valve comprises a Schrader valve. In one embodiment, the pressure manifold comprises a mating surface having a pressure point. In one embodiment, the device further comprises a pressure controller. In one embodiment, the pressure controller is configured to apply pressure across the pressure point. In one embodiment, the actuating assembly comprises a pneumatic cylinder operably connected to the pressure manifold. In one embodiment, the microfluidic device or chip further comprises an alignment feature configured to align the mating surface with the microfluidic device or chip when the microfluidic device or chip is engaged with the mating surface. In one embodiment, the device is a culture module for perfusing cells. In one embodiment, the microfluidic chip is interlocked with a perfusion manifold assembly (the alignment features being configured to align the perfusion manifold assembly). In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least portions of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on the membrane and/or within or on the channels.
본 발명은 또한 압력을 전달하기 위한 장치가 다수개의 미소유체 장치에 연결된 것인 시스템을 고려하고, 더욱 바람직하게는, 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 본원에서 논의된 관류 일회용품의 다양한 실시양태)는 동시에 연결된다 (그러나, 이들은 원하는 경우 개별적으로 또는 순차적으로 연결될 수 있음). 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 통합된 밸브를 포함하는 압력 매니폴드를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함하는 장치를 포함하며, 상기 압력 매니폴드가 b) 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 본원에서 논의된 관류 일회용품의 다양한 실시양태)와 접촉하는 것인 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 압력 매니폴드는 엘라스토머성 막을 추가로 포함하고, 상기 엘라스토머성 막은 상기 미소유체 장치와 접촉한다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치는 관류 일회용품이다. 한 실시양태에서, 상기 밸브는 슈레이더 밸브를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 각각의 미소유체 장치는 다수개의 포트를 갖는 커버를 포함하는 커버 조립체로 커버되고, 상기 압력 매니폴드는 커버 상의 포트에 상응하는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하고, 압력 매니폴드의 접합 표면의 압력 지점이 커버 조립체의 상기 포트와 접촉한다. 한 실시양태에서, 상기 포트는 여과기 및 개스킷에서의 상응하는 구멍과 회합되는 관통-구멍 포트를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 압력 제어기를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 압력 제어기는 상기 압력 지점을 통해 압력을 인가하도록 구성된다. 한 실시양태에서, 상기 작동 조립체는 상기 압력 매니폴드에 작동가능하게 연결된 기압식 실린더를 포함한다. 한 실시양태에서, 압력 매니폴드의 상기 접합 표면은 상기 미소유체 장치가 상기 접합 표면과 맞물릴 때 미소유체 장치를 정렬시키도록 구성된 정렬 특징부를 추가로 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 상기 장치는 세포를 관류시키기 위한 배양 모듈이다. 이러한 배양 모듈의 한 실시양태에서, 배양 모듈은 1개 이상의 트레이를 수용하도록 구성되고, 각각의 트레이는 다수개의 미소유체 장치를 포함한다. 한 실시양태에서, 배양 모듈은 상기 배양 모듈을 제어하기 위한 사용자 접속부를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 각각의 트레이는 다수개의 관류 매니폴드 조립체를 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 각각의 관류 매니폴드 조립체와 맞물린다 (압력 매니폴드 접합 표면의 정렬 특징부는 각각의 관류 매니폴드 조립체를 정렬시키도록 구성됨). 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.The present invention also contemplates a system wherein a device for transmitting pressure is connected to a plurality of microfluidic devices, more preferably, the plurality of microfluidic devices (e.g., various embodiments of perfusion disposables discussed herein) are connected simultaneously (although they may be connected individually or sequentially, if desired). In one embodiment, the present invention contemplates a system comprising a) a device comprising an actuation assembly configured to move a pressure manifold comprising an integrated valve, wherein the pressure manifold is in contact with b) a plurality of microfluidic devices (e.g., various embodiments of perfusion disposables discussed herein). In one embodiment, the pressure manifold further comprises an elastomeric membrane, wherein the elastomeric membrane is in contact with the microfluidic device. In one embodiment, the microfluidic device is a perfusion disposable. In one embodiment, the valve comprises a Schrader valve. In one embodiment, each of the microfluidic devices is covered by a cover assembly comprising a cover having a plurality of ports, the pressure manifold comprising a mating surface having pressure points corresponding to the ports on the cover, the pressure points of the mating surface of the pressure manifold contacting the ports of the cover assembly. In one embodiment, the ports comprise through-hole ports that mate with corresponding holes in the strainer and the gasket. In one embodiment, the device further comprises a pressure controller. In one embodiment, the pressure controller is configured to apply pressure through the pressure points. In one embodiment, the actuation assembly comprises a pneumatic cylinder operably connected to the pressure manifold. In one embodiment, the mating surface of the pressure manifold further comprises an alignment feature configured to align the microfluidic device when the microfluidic device is engaged with the mating surface. In a preferred embodiment, the device is a culture module for perfusing cells. In one embodiment of such a culture module, the culture module is configured to receive one or more trays, each tray comprising a plurality of microfluidic devices. In one embodiment, the culture module further comprises a user interface for controlling the culture module. In one embodiment, each tray comprises a plurality of perfusion manifold assemblies. In one embodiment, the microfluidic chip is interdigitated with each of the perfusion manifold assemblies (the alignment features of the pressure manifold junction surfaces are configured to align each of the perfusion manifold assemblies). In one embodiment, the microfluidic chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device comprises cells on the membrane and/or within or on the channels.
본 발명은 또한 배양 모듈을 이용하여 세포 (예를 들어, 본원에서 논의된 관류 일회용품의 다양한 실시양태와 같은 미소유체 장치의 미소채널에 있는 세포, 여기서 본원에 기재된 유형의 시딩 가이드를 이용하거나 이용하지 않고 세포를 먼저 상기 미소유체 장치에 시딩함)를 관류시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 A) a) i) 압력 매니폴드에 대해 다수개의 미소유체 장치를 이동시키도록 구성된 작동 조립체, ii) 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하는 압력 매니폴드를 포함하는 배양 모듈; 및 b) 다수개의 미소유체 장치를 제공하고, 상기 각각의 미소유체 장치는 i) 살아있는 세포를 포함하는 1개 이상의 미소채널, ii) 배양 배지를 포함하는 1개 이상의 저장소, 및 iii) 압력 매니폴드 접합 표면 상의 압력 지점에 상응하는 포트를 갖는 커버를 포함하며 상기 1개 이상의 저장소 위에 있는 커버 조립체를 포함하는 것인 단계; B) 상기 다수개의 미소유체 장치를 상기 배양 모듈 상에 또는 내에 설치하는 단계; 및 C) 상기 다수개의 미소유체 장치의 각각의 미소유체 장치의 커버 상에 있는 상기 포트와 상기 압력 매니폴드의 상기 접합 표면을 동시에 (또는 순차적으로) 접촉시켜, 배양 배지가 상기 저장소로부터 상기 미소유체 장치의 상기 미소채널로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 포트가 상기 압력 지점과 접촉하도록 하여, 상기 세포를 관류시키는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 다수개의 미소유체 장치는 단계 B) 이전에 1개 이상의 트레이 상에 위치하고, 단계 B)의 상기 설치는 적어도 상기 다수개의 미소유체 장치의 하위 세트를 동시에 상기 배양 모듈에 이동시키는 것을 포함한다. 한 실시양태에서, 단계 C)의 상기 동시 접촉은 작동 조립체를 통해 다수개의 미소유체 장치를 압력 매니폴드의 접합 표면에 대해 위로 이동시키는 것을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명은 A) a) i) 압력 매니폴드를 이동시키도록 구성된 작동 조립체, ii) 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하는 압력 매니폴드를 포함하는 배양 모듈; 및 b) 다수개의 미소유체 장치를 제공하고, 상기 각각의 미소유체 장치는 i) 살아있는 (생존가능한) 세포를 포함하는 1개 이상의 미소채널, ii) 배양 배지를 포함하는 1개 이상의 저장소, 및 iii) 압력 매니폴드 접합 표면 상의 압력 지점에 상응하는 포트를 갖는 커버를 포함하며 상기 1개 이상의 저장소 위에 있는 커버 조립체를 포함하는 것인 단계; B) 상기 다수개의 미소유체 장치를 상기 배양 모듈 상에 또는 내에 설치하는 단계; 및 C) 상기 다수개의 미소유체 장치의 각각의 미소유체 장치의 커버 상에 있는 상기 포트와 상기 압력 매니폴드의 상기 접합 표면을 동시에 (또는 순차적으로) 접촉시켜, 배양 배지가 상기 저장소로부터 상기 미소유체 장치의 상기 미소채널로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 포트가 상기 압력 지점과 접촉하도록 하여, 상기 세포를 관류시키는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 방법을 고려한다. 상기 실시양태에서, 다수개의 미소유체 장치는 동시에 연결된다. 그 후, 이들을 압력 매니폴드로부터 동시에 분리하거나 단절시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 다수개의 미소유체 장치는 단계 B) 이전에 1개 이상의 트레이 (또는 네스트) 상에 위치하고, 단계 B)의 상기 설치는 적어도 상기 다수개의 미소유체 장치의 하위 세트 (적어도 3개)를 동시에 상기 배양 모듈에 이동시키는 것을 포함한다. 한 실시양태에서, 단계 C)의 상기 동시 접촉은 작동 조립체를 통해 압력 매니폴드의 접합 표면을 상기 다수개의 미소유체 장치의 상기 커버 조립체 상으로 하향 이동시킴으로써 달성된다. 관류 방법의 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 관류 매니폴드 조립체와 맞물리는 미소유체 칩 (예컨대 비제한적으로, 1개 이상의 미소채널 및 포트를 갖는 도 3a에 도시된 미소유체 칩)을 포함하고, 상기 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소의 상부로서 작용하도록 구성된 커버 또는 덮개, ii) 1개 이상의 유체 저장소, iii) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iv) 미소유체 칩과 (직접적으로) 맞물리거나 또는 미소유체 칩을 함유하는 캐리어와 (이를 통해 간접적으로) 맞물리는 돌출 부재 또는 스커트를 포함한다. 관류는 미소유체 칩 내에 함유된 세포의 80% 초과, 및 더욱 바람직하게는 90% 초과, 및 가장 바람직하게는 95% 초과의 생존가능성을 제공하는 (또는 유지하는) 속도로 수행하는 것이 바람직하다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소(들) 아래에 있는 캡핑 층을 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유체 백플레인은 저항기를 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 미소유체 칩 환경은 상기 관류 동안에 멸균성으로 유지된다.The present invention also contemplates methods of perfusing cells (e.g., cells in microchannels of a microfluidic device, such as the various embodiments of the perfusion disposables discussed herein, wherein the cells are first seeded into the microfluidic device with or without the use of a seeding guide of the type described herein) using a culture module. In one embodiment, the present invention provides a method comprising: A) providing a culture module comprising: a) i) an actuation assembly configured to move a plurality of microfluidic devices relative to a pressure manifold, ii) a pressure manifold comprising a bonding surface having pressure points; and b) a plurality of microfluidic devices, each of the microfluidic devices comprising i) one or more microchannels comprising living cells, ii) one or more reservoirs comprising culture medium, and iii) a cover assembly over the one or more reservoirs, the cover having ports corresponding to the pressure points on the pressure manifold bonding surface; B) mounting the plurality of microfluidic devices on or within the culture module; And C) simultaneously (or sequentially) contacting the ports on the covers of each of the plurality of microfluidic devices with the mating surfaces of the pressure manifold, such that culture medium flows from the reservoir into the microchannels of the microfluidic device, thereby perfusing the cells. In one embodiment, the plurality of microfluidic devices are positioned on one or more trays prior to step B), and the placing of step B) comprises simultaneously moving at least a subset of the plurality of microfluidic devices into the culture module. In one embodiment, the simultaneous contacting of step C) comprises moving the plurality of microfluidic devices upwardly relative to the mating surfaces of the pressure manifold via an actuation assembly. In another embodiment, the invention contemplates a method of perfusing cells, comprising: A) a culture module comprising: a) i) an actuation assembly configured to move the pressure manifold, ii) a pressure manifold comprising a mating surface having a pressure point; And b) providing a plurality of microfluidic devices, each of said microfluidic devices comprising i) one or more microchannels containing living (viable) cells, ii) one or more reservoirs containing culture medium, and iii) a cover having a port corresponding to a pressure point on a pressure manifold junction surface, wherein the cover assembly is over said one or more reservoirs; B) mounting said plurality of microfluidic devices on or within said culture module; and C) simultaneously (or sequentially) contacting said ports on the covers of each of said plurality of microfluidic devices with the junction surface of said pressure manifold, thereby causing said ports to contact said pressure points under conditions such that culture medium flows from said reservoirs into said microchannels of said microfluidic device, thereby perfusing said cells. In said embodiments, the plurality of microfluidic devices are simultaneously connected. They can then be simultaneously disconnected or decoupled from the pressure manifold. In one embodiment, the plurality of microfluidic devices are positioned on one or more trays (or nests) prior to step B), and the installation of step B) comprises simultaneously moving at least a subset (at least three) of the plurality of microfluidic devices into the culture module. In one embodiment, the simultaneous contacting of step C) is accomplished by downwardly moving the mating surface of the pressure manifold via the actuation assembly onto the cover assembly of the plurality of microfluidic devices. In one embodiment of the perfusion method, the microfluidic device comprises a microfluidic chip (such as, but not limited to, the microfluidic chip illustrated in FIG. 3A having one or more microchannels and ports) interlocked with a perfusion manifold assembly, the assembly comprising i) a cover or lid configured to act as an upper portion of one or more fluid reservoirs, ii) one or more fluid reservoirs, iii) a fluidic backplane in fluidic communication with and beneath the fluid reservoir(s), and iv) a protruding member or skirt interlocked (directly) with the microfluidic chip or (indirectly through) with a carrier containing the microfluidic chip. The perfusion is preferably performed at a rate that provides (or maintains) a viability of greater than 80%, and more preferably greater than 90%, and most preferably greater than 95% of the cells contained within the microfluidic chip. In one embodiment, the assembly further comprises a capping layer underlying the fluidic reservoir(s). In one embodiment, the fluidic backplane comprises a resistor. In a preferred embodiment, the microfluidic chip environment remains sterile during the perfusion.
본 발명은 또한 세포 (예를 들어, 본원에서 논의된 관류 일회용품의 다양한 실시양태와 같은 미소유체 장치의 미소채널에 있는 세포, 여기서 본원에 기재된 유형의 시딩 가이드를 이용하거나 이용하지 않고 세포를 먼저 상기 미소유체 장치에 시딩함)를 관류시키는 동안 압력을 제어하는, 예컨대 한 실시양태에서 압력이 1pKa (+ 또는 - 0.5pKa, 및 더욱 바람직하게는 + 또는 - 0.15pKa)에서 신뢰가능하게 유지되도록 압력을 제어하는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 A) a) 다수개의 미소유체 장치, b) 1개 이상의 압력 작동기를 제공하고, 상기 각각의 미소유체 장치는 i) 살아있는 세포를 포함하는 1개 이상의 미소채널, ii) 배양 배지를 포함하는 1개 이상의 저장소를 포함하는 것인 단계, B) 상기 압력 작동기를 상기 저장소 중 적어도 하나에 커플링시키고, 상기 커플링은 작동된 압력이 상기 살아있는 세포의 적어도 일부의 관류를 조절하도록 적합화된 것인 단계, C) 2개 이상의 압력 설정치 사이에서 상기 1개 이상의 압력 작동기를 켜고, 이로써 상기 세포를 관류시키는 동안 압력을 제어하는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 동안 압력을 제어하는 방법을 고려한다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명은 A) a) i) 압력 매니폴드를 이동시키도록 구성된 작동 조립체, ii) 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하는 압력 매니폴드, 및 iii) 상기 압력 지점에 압력을 제공하기 위한 1개 이상의 압력 제어기를 포함하는 배양 모듈; 및 b) 다수개의 미소유체 장치를 제공하고, 상기 각각의 미소유체 장치는 i) 살아있는 세포를 포함하는 1개 이상의 미소채널, ii) 배양 배지를 포함하는 1개 이상의 저장소, 및 iii) 압력 매니폴드 접합 표면 상의 압력 지점에 상응하는 포트를 갖는 커버를 포함하며 상기 1개 이상의 저장소 위에 있는 커버 조립체를 포함하는 것인 단계; B) 상기 다수개의 미소유체 장치를 상기 배양 모듈 상에 또는 내에 설치하는 단계; C) 상기 다수개의 미소유체 장치의 각각의 미소유체 장치의 커버 상에 있는 상기 포트와 상기 압력 매니폴드의 상기 접합 표면을 동시에 접촉시켜, 배양 배지가 상기 저장소로부터 상기 미소유체 장치의 상기 미소채널로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 포트가 상기 압력 지점과 접촉하도록 하여, 상기 세포를 관류시키는 단계; 및 D) 상기 1개 이상의 압력 제어기를 소정의 기간 동안 끄고 소정의 기간 동안 켜서 (또는 스위치를 끄고 켜서) (또는 2개 이상의 설정치 사이에서 이들을 끄고 켜서), 상기 세포를 관류시키는 동안 압력을 제어하는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 동안 압력을 제어하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 스위칭은 설정치 1kPa 내지 0.5kPa 사이에 있어서, 상기 범위 내에서 양호한 변환을 갖는다. 한 실시양태에서, 상기 스위칭은 일부 진보된 방법에서 3가지 수준: 2kPa, 1kPa 및 0kPa을 갖는다. 한 실시양태에서, 상기 압력 제어기를 스위칭 패턴으로 (또는 설정치 사이에서) 끄고 켠다 (예를 들어, 이들을 끄고 켜거나, 또는 설정치 사이에서 정의된 간격으로 반복적으로 끄고 켬). 바람직한 실시양태에서, 스위칭 패턴은 상기 1개 이상의 저장소에서 액체 작용 압력의 평균 값이 원하는 값에 상응하도록 선택된다. 세포의 경우, 원하는 값은 전형적으로 낮다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 스위칭 패턴은 평균 기체 압력이 1 kPa 미만으로 유지되도록 선택된다. 관류 및 압력 제어 방법의 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 관류 매니폴드 조립체와 맞물리는 미소유체 칩 (예컨대 비제한적으로, 1개 이상의 미소채널 및 포트를 갖는 도 3a에 도시된 미소유체 칩)을 포함하고, 상기 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소의 상부로서 작용하도록 구성된 커버 또는 덮개, ii) 1개 이상의 유체 저장소, iii) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iv) 미소유체 칩과 (직접적으로) 맞물리거나 또는 미소유체 칩을 함유하는 캐리어와 (이를 통해 간접적으로) 맞물리는 돌출 부재 또는 스커트를 포함한다. 관류는 미소유체 칩 내에 함유된 세포의 80% 초과, 및 더욱 바람직하게는 90% 초과, 및 가장 바람직하게는 95% 초과의 생존가능성을 제공하는 속도로 수행하는 것이 바람직하다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소(들) 아래에 있는 캡핑 층을 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유체 백플레인은 저항기를 포함한다. 한 실시양태에서, 커버 또는 덮개 상의 포트는 여과기와 회합된다. 한 실시양태에서, 여과기는 0.2 마이크로미터, 0.4 마이크로미터 또는 25 마이크로미터 여과기이다. 바람직한 실시양태에서, 미소유체 칩 환경은 상기 관류 동안에 멸균성으로 유지된다. 한 실시양태에서, 압력 조절기의 켜짐 및 꺼짐의 사이클링은 압력의 평균 값을 원하는 값에 가깝게 만들지만, 관류 매니폴드 조립체의 덮개에 있는 주입부에 저항성 여과기를 도입함으로써 미소유체 장치 또는 칩에 의해 확인되는 최대값 및 최소값이 원하는 값에 훨씬 더 가깝게 된다.The present invention also contemplates controlling the pressure while perfusing cells (e.g., cells in microchannels of a microfluidic device, such as the various embodiments of perfusion disposables discussed herein, wherein the cells are first seeded into the microfluidic device with or without the use of a seeding guide of the type described herein), such as in one embodiment controlling the pressure such that the pressure is reliably maintained at 1 pKa (+ or - 0.5 pKa, and more preferably + or - 0.15 pKa). In one embodiment, the invention contemplates a method of controlling pressure while perfusing cells, comprising the steps of A) providing a) a plurality of microfluidic devices, b) one or more pressure actuators, each of the microfluidic devices comprising i) one or more microchannels comprising living cells, ii) one or more reservoirs comprising culture medium, B) coupling the pressure actuator to at least one of the reservoirs, wherein the coupling is adapted to control perfusion of at least a portion of the living cells at an actuated pressure, C) turning on the one or more pressure actuators between two or more pressure setpoints, thereby controlling pressure while perfusing the cells. In another embodiment, the invention contemplates a method of controlling pressure while perfusing cells, comprising: A) a culture module comprising: a) i) an actuation assembly configured to move a pressure manifold, ii) a pressure manifold comprising a bonding surface having a pressure point, and iii) one or more pressure controllers for providing a pressure to the pressure point; And b) providing a plurality of microfluidic devices, each of the microfluidic devices comprising i) one or more microchannels containing living cells, ii) one or more reservoirs containing culture medium, and iii) a cover having a port corresponding to a pressure point on a pressure manifold junction surface, the cover assembly over the one or more reservoirs; B) mounting the plurality of microfluidic devices on or within the culture module; C) simultaneously contacting the ports on the covers of each of the plurality of microfluidic devices with the junction surface of the pressure manifold, thereby causing the ports to contact the pressure points under conditions such that culture medium flows from the reservoirs into the microchannels of the microfluidic device, thereby perfusing the cells; and D) controlling the pressure while perfusing the cells, the method comprising: turning the one or more pressure controllers off for a predetermined period of time and on for a predetermined period of time (or switching them off and on) (or switching them off and on between two or more setpoints). In one embodiment, the switching is between the
압력 덮개는 미소유체 장치 내에서 또는 달리 그와 회합되어 1개 이상의 유체 공급원 (예를 들어, 저장소)의 가압을 허용하는 장치로서 고려된다. 한 실시양태에서, 본 발명은 압력 매니폴드와 맞물리도록 구성된 다수개의 포트를 포함하는 압력 덮개를 고려한다. 한 실시양태에서, 포트는 여과기와 회합된다. 한 실시양태에서, 덮개는 개스킷과 회합된다. 한 실시양태에서, 압력 덮개는 이동가능하거나 또는 미소유체 장치에 제거가능하게 부착되어, 내부에서 부재 (예를 들어, 저장소)로의 개선된 접근을 가능하게 한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 압력 매니폴드와 맞물리도록 구성된 다수개의 포트를 포함하는 압력 덮개, 유체 공급원을 포함하는 미소유체 장치, 및 압력 매니폴드를 제공하는 단계; b) 상기 압력 덮개를 상기 유체 공급원 위에 위치시켜셔, 위치된 압력 덮개를 생성하는 단계; 및 c) 상기 유체 공급원으로부터의 유체가 상기 미소유체 장치 내로 또는 그를 통해 이동하도록 압력이 상기 포트를 통해 인가되는 조건하에, 상기 위치된 압력 덮개를 상기 압력 매니폴드와 맞물리게 하는 단계를 포함하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 방법은 d) 상기 압력 매니폴드로부터 상기 위치된 압력 덮개를 분리하는 단계를 추가로 포함한다. 그 후, 압력 덮개를 (임의적으로) 제거할 수 있고, 미소유체 장치를 덮개없이 사용할 수 있다. A pressure cover is contemplated as a device within or otherwise associated with a microfluidic device that allows for pressurization of one or more fluid sources (e.g., reservoirs). In one embodiment, the invention contemplates a pressure cover comprising a plurality of ports configured to mate with a pressure manifold. In one embodiment, the ports are associated with a filter. In one embodiment, the cover is associated with a gasket. In one embodiment, the pressure cover is movable or removably attached to the microfluidic device to allow improved access to the member (e.g., reservoir) therein. In one embodiment, the invention provides a method comprising: a) providing a pressure cover comprising a plurality of ports configured to mate with a pressure manifold, a microfluidic device comprising a fluid source, and a pressure manifold; b) positioning the pressure cover over the fluid source to create a positioned pressure cover; and c) engaging the positioned pressure cover with the pressure manifold under conditions whereby pressure is applied through the port such that fluid from the fluid source moves into or through the microfluidic device. In one embodiment, the method further comprises the step of d) detaching the positioned pressure cover from the pressure manifold. The pressure cover can then be (optionally) removed, and the microfluidic device can be used without the cover.
본 발명은 또한 a) 미소유체 장치와 접속하기 위한 장비, b) i) 1개 이상의 유체 저장소 및 ii) 1개 이상의 장비-접속 포트 및 1개 이상의 저장소-접속 포트를 포함하는 압력 덮개를 포함하거나 그와 유체 소통하는 미소유체 장치를 포함하는 시스템이며, 여기서 상기 압력 덮개는 장비-대면 포트 중 적어도 1개와 저장소-대면 포트 중 적어도 1개 사이에 압력을 전달하도록 적합화된 것인 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 장비는 (이동하는 또는 이동하지 않는) 압력 매니폴드를 포함한다. 한 실시양태에서, 1개 이상의 유체 저장소는 카트리지에 배치되고, 상기 카트리지는 상기 미소유체 장치와 유체 소통한다. 한 실시양태에서, 1개 이상의 유체 저장소는 상기 미소유체 장치에 배치된다.The present invention also contemplates a system comprising a) a device for interfacing with a microfluidic device, b) a microfluidic device comprising or in fluid communication with i) one or more fluid reservoirs, and ii) a pressure sheath comprising one or more device-facing ports and one or more reservoir-facing ports, wherein the pressure sheath is adapted to transfer a pressure between at least one of the device-facing ports and at least one of the reservoir-facing ports. In one embodiment, the device comprises a pressure manifold (which may or may not be movable). In one embodiment, the one or more fluid reservoirs are disposed in a cartridge, the cartridge being in fluid communication with the microfluidic device. In one embodiment, the one or more fluid reservoirs are disposed in the microfluidic device.
본 발명은 또한 장치로서 1개 이상의 장비-접속 포트 및 1개 이상의 저장소-접속 포트를 포함하는 압력 덮개를 고려하며, 상기 압력 덮개는 장비-대면 포트 중 적어도 1개와 저장소-대면 포트 중 적어도 1개 사이에 압력을 전달하도록 적합화되고, 상기 압력 덮개는 적어도 1개의 유체 저장소와의 압력 접속을 형성하도록 적합화된다.The present invention also contemplates a pressure cover comprising at least one equipment-facing port and at least one reservoir-facing port as a device, the pressure cover being adapted to transfer a pressure between at least one of the equipment-facing ports and at least one of the reservoir-facing ports, the pressure cover being adapted to form a pressure connection with at least one fluid reservoir.
본 발명은 또한 장치로서 1개 이상의 채널을 포함하는 압력 덮개를 고려하며, 각각의 채널은 장비-접속 말단 및 저장소-접속 말단을 포함하고, 상기 채널은 장비와 유체 저장소 사이에 압력을 전달하도록 구성된다.The present invention also contemplates a pressure cover comprising one or more channels as a device, each channel including a device-connection end and a reservoir-connection end, the channels being configured to transmit pressure between the device and a fluid reservoir.
도 1a는 저장소 (저장소 바디는 예를 들어 아크릴로 제조될 수 있음)의 커버 (또는 커버 조립체), 백플레인 위에 위치하는 저장소, 저장소와 유체 소통하는 백플레인, 1개 이상의 주입, 배출 및 (임의적인) 진공 포트, 및 1개 이상의 미소채널을 갖는 대표적인 미소유체 장치 또는 "칩" (이는 예를 들어 플라스틱, 예컨대 PDMS로 제작될 수 있음)과 맞물리기 위한 사이드 트랙을 갖는 스커트, 칩 캐리어 (예를 들어, 열가소성 중합체, 예컨대 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)으로 제작될 수 있음)의 한 실시양태 다음에 (그러나 안에는 아님) 도시된 칩, 칩을 지지하고 보유하도록 구성된, 예를 들어 칩이 공동 내에 들어맞도록 하는 치수를 갖는 캐리어를 도시하는, 관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태의 분해도이다. 도 1b는 저장소 상에 및 위에 있는 커버, 및 관류 매니폴드 조립체의 스커트에 완전히 연결되어 저장소와 유체 소통하는 칩 캐리어 내부에 있는 칩을 갖는, 관류 매니폴드 조립체의 동일한 실시양태이다. 한 실시양태에서, 각각의 칩은 2개의 주입구, 2개의 배출구 및 (임의적으로) 진공 스트레치를 위한 2개의 연결부를 갖는다. 한 실시양태에서, 칩이 유체 소통하게 하면, 이들이 한 번에 하나씩 연결되는 것이 아니라 한 번의 동작으로 6개 모두가 연결된다. 도 1c는 캡핑 층에 의해 유체적으로 밀봉되고 스커트 위에 위치하는 유체 백플레인 (유체 저항기를 포함함) 위에 위치하는 저장소를 포함하는, 관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태의 분해도 (구성요소들이 조립되기 전임)이며, 각각의 조각은 서로에 대해 들어맞는 치수를 갖는다. 한 실시양태에서, 스커트는 2개의 개방 공간이 접경하거나 이들을 한정하는 구조 (예를 들어, 중합체로 제조됨)를 가지며, 상기 공간 중 하나는 내부에 칩을 갖는 캐리어를 수용하도록 구성된다. 한 실시양태에서, 스커트는 1개의 개방 공간, 및 캐리어를 수용하기 위한 제2 개방 공간을 한정하도록 외부로 연장된 2개의 "아암"을 완전히 둘러싸는 구조를 갖는다. 한 실시양태에서, 2개의 아암은 캐리어 엣지와 슬라이딩 가능하게 맞물리는 사이드 트랙을 갖는다.
도 2a는 압력 커버 또는 압력 덮개를 포함하는 커버 조립체의 한 실시양태의 분해도이다. 도시된 실시양태에서, 압력 덮개는 여과기 및 개스킷에서의 상응하는 구멍과 회합되는 다수개의 포트 (예를 들어, 관통-구멍 포트)를 포함한다. 개스킷에 있는 구멍의 도시된 디자인은 개스킷이 도시된 여과기를 제 위치에서 유지하도록 보조하기 위해 의도된다. 대안적인 실시양태에서, 개스킷 개구부는 덮개에 있는 개구부와 상이한 형태를 이용할 수 있다. 예를 들어, 개스킷은 유체 또는 압력 밀봉부를 형성하도록 의도된 1개 이상의 저장소의 외형을 따르도록 성형될 수 있다. 일부 실시양태에서, 다수개의 개스킷을 이용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 여과기 및/또는 개스킷은 접착제, 열 스테이크, 결합 (초음파, 용매-보조된, 레이저 용접)을 이용하여 고정되거나, 클램핑되거나, 또는 덮개 및/또는 추가의 기판의 부재에 의해 포획될 수 있다. 도시된 압력 덮개가 관통-구멍 포트를 포함하지만, 대안적인 실시양태는 적어도 1개의 상부 표면 포트에서 1개 이상의 하부 표면 포트로 경유하는 1개 이상의 채널을 포함하며, 상기 하부 표면 포트가 상부 표면 포트 바로 아래에 있을 필요는 없다. 도 2b는 커버 내부에 (및 아래에) 여과기 및 개스킷을 갖는, 도 2a에 도시된 커버 조립체와 동일한 실시양태를 도시한다. 도 2c-1은 커버에서 관통-구멍 포트들 둘 다를 둘러싸는 융기부 또는 밀봉 투쓰를 도시하는, 커버 조립체의 한 실시양태의 횡단면도이다. 도 2c-2는 도 2c-1의 한 부분 (원으로 표시)의 확대도이다. 도시된 실시양태에서, 밀봉 투쓰의 횡단면 형태는 사다리꼴 형태이지만, 다른 고려된 실시양태는 다른 투쓰 형태, 예컨대 비제한적으로 반원형, 직사각형, 다각형 및 삼각형을 이용한다. 도 2d는 밀봉 투쓰, 진공 챔버, 및 주입 및 배출 챔버를 도시하는, 저장소 챔버-커버 조립체 밀봉부의 한 실시양태의 상면도이다. 도 2e-1은 커버 개스킷 및 밀봉 투쓰를 도시하는, 저장소와 연결된 커버 조립체 밀봉부의 한 실시양태의 횡단면도이다. 도 2e-2는 도 2e-1의 한 부분 (원으로 표시)의 확대도이다. 압력 매니폴드 (하기에서 논의됨)가 커버 조립체와 맞물림에 따라, 압력이 커버 조립체 (커버 개스킷을 포함)를 밀봉 투쓰로 밀어 넣어, 각각의 저장소 챔버들 사이에 밀봉부를 형성한다.
도 3a는 주입 및 배출 포트를 갖는 2개의 채널, 뿐만 아니라 (임의적인) 진공 포트를 도시하는, 미소유체 장치 또는 칩의 한 실시양태를 도시한다. 도 3b는 내부에 칩이 삽입된 저장소 위에 투명 (또는 반투명) 커버가 있는 것을 특징으로 하는 관류 일회용품 또는 "포드"의 대안적인 실시양태의 상면 개략도이다. 칩을 세포로 시딩한 다음, 관류 일회용품으로의 삽입을 위해 캐리어에 넣을 수 있다. 도 3c는 커버 조립체 상의 포트 및 컷아웃 (시각화, 영상화 등을 위해 삽입된 칩 위에 있음)이 도시된 것을 제외하고는, 도 3b에 도시된 것과 동일한 조립된 관류 일회용품 실시양태의 개략도이다. 도 3d는 도 3c의 동일한 관류 일회용품 실시양태의 개략도이지만, 커버, 저장소, 스커트, 칩 및 캐리어의 관계를 도시하기 위해 조립되지 않았다.
도 4a는 관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태의 스커트의 사이드 트랙에 접근하여 있는 (아직 맞물리지 않은) 칩 캐리어 (내부에 칩을 가짐)의 한 실시양태의 측면도를 도시하며, 상기 캐리어는 사이드 트랙의 각진 전면 말단 부분에 매칭되는 각도로 정렬되고, 상기 캐리어는 위로 돌출된 클립으로서 구성된 유지 기구를 포함한다. 이론에 구애되지 않고, 적당히 큰 각도는 삽입 및 정렬 과정 동안에 칩 및/또는 관류 매니폴드 조립체 상에 존재하는 액적의 스미어링 또는 조기 맞물림없이 칩 맞물림을 허용한다. 도 4b는 관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태 (아직 상기 조립체에 연결되지 않음)의 스커트의 사이드 트랙과 맞물리는 칩 캐리어 (내부에 칩을 가짐)의 한 실시양태의 측면도를 도시한다. 도 4c는 관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태 (아직 상기 조립체에 연결되지 않음)의 스커트의 사이드 트랙과 완전히 맞물리는 칩 캐리어 (내부에 칩을 가짐)의 한 실시양태의 측면도를 도시한다 (화살표는 스냅 핏을 위해 필요한 이동 방향을 도시하고, 이로써 유지 기구가 이동을 방지하도록 맞물림). 도 4d는 관류 매니폴드 조립체에 탈착가능하게 연결된 칩 캐리어 (내부에 칩을 가짐)의 한 실시양태의 측면도를 도시하고, 여기서 유지 기구는 이동을 방지하도록 맞물린다. 탈착가능성 및 임의적으로 재부착가능성이 특정한 적용에서 바람직하지만 (예를 들어, 세포 첨가, 영상화, 다양한 검정 수행이 가능하도록 칩 제거를 허용함), 대안적인 실시양태에서, 상기 연결은 탈착가능하지 않다. 예를 들어, 접착제 층, 글루 및/또는 열 스테이크를 이용하여, 탈착 또는 재부착을 어렵게 할 수 있는 튼튼한 연결을 제공할 수 있다. 도 4e는 단일 동작으로 정렬 및 유체 연결을 제공하기 위해 1) 슬라이딩 동작 (4e-1), 2) 피벗 (4e-2), 및 3) 스냅 핏 (4e-3)을 포함하는, 관류 매니폴드로의 연결 접근법의 한 실시양태를 개략적으로 도시하는 슬라이딩 개요이다. 1) 슬라이딩 단계에서, 유체 포트를 정렬시키기 위해 슬라이딩하는 캐리어에 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 삽입한다. 2) 피벗 단계에서, 포트가 유체와 접촉할 때까지 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 피벗시킨다. 3) 클립 또는 스냅 핏 단계에서, 확실한 밀봉을 제공하기 위해 필요한 힘을 제공한다.
도 5는 작업 흐름의 한 실시양태의 개략도이며 (화살표는 각각의 진행 단계를 도시함), 여기서 칩을 일회용 관류 매니폴드 조립체 ("관류 일회용품")에 연결하고 (예를 들어, 스냅핑하고), 상기 조립체를 다시 배양 모듈 상의 다른 조립체에 위치시키고, 상기 배양 모듈을 인큐베이터에 설치한다. 대안적인 실시양태에서, 배양 모듈은 별도의 인큐베이터의 필요성을 없애기 위해 인큐베이터의 특징 (예를 들어, 열 공급원 및/또는 따뜻하고 습한 공기의 공급원)을 포함할 수 있다. 본 발명은 "일회용품" 실시양태를 고려하지만, 상기 부재는 (대안적으로) 재사용 가능하다 (예를 들어, 비용을 고려하여). 작업 흐름 또는 방법의 추가의 실시양태에서, 칩을 캐리어에 설치할 수 있고, 캐리어를 (하기에서 논의되고 도시된) 시딩 가이드에 설치할 수 있고, 세포를 칩에 시딩할 수 있고, 캐리어를 시딩 가이드로부터 제거할 수 있고, 캐리어를 관류 일회용품과 맞물리게 할 수 있다 (나머지는 도 5에 도시된 작업 흐름과 같음).
도 6은 다수개의 조립체 (연결된 칩을 가짐)가 그 위에 위치한 제거가능한 트레이의 한 실시양태, 그 옆에 트레이에 유지된 각각의 관류 매니폴드 조립체의 커버 상에 있는 포트에 상응하는 접합 표면 상의 압력 지점을 가져서 압력이 압력 제어기를 통해 인가될 수 있도록 이들이 트레이 기구에 의해 함께 놓일 수 있도록 하는, 배양 모듈의 한 실시양태를 도시한다. 이로써, 트레이 기구는 단일 동작으로 모든 관류 매니폴드 조립체를 압력 또는 유량 제어기에 부착시켜 (트레이를 위로 올리건, 아래로 내려 트레이와 만나게 하건 간에), 동시에 연결시킬 수 있다.
도 7은 압력이 압력 제어기 (도시되지 않음)를 통해 인가될 수 있도록 접합 표면까지 위로 이동하는 제거가능한 트레이를 위치시키기 위한 플랫폼을 도시하는, 배양 모듈의 또 다른 실시양태의 측면 개략도이다.
도 8a는 하우징의 외부에 사용자 접속부를 갖는 압력 모듈에 관류 일회용품 (PD)을 수송 및 삽입하기 위한 트레이 (또는 랙) 및 서브-트레이 (또는 네스트)를 도시하는 또 다른 실시양태의 개략도이다. 도 8b는 사용자 접속부를 갖는 배양 모듈의 하우징 내에 삽입된 트레이 (또는 랙)를 도시하는 또 다른 실시양태의 개략도이다. (본 발명의 예로서) 트레이가 여러 개의 제거가능한 서브-트레이를 보유하는 것으로 도시된 네스팅된 디자인은 용도에 따라 다양한 개수의 PD를 제거하거나 보유하도록 하는 융통성을 사용자에게 제공한다. 예를 들어, 사용자는 배지를 보충하거나 트레이에 있는 모든 PD로부터 샘플을 수집하기 위해 모든 트레이를 생물안전성 캐비넷에 옮길 수 있거나, 3개의 PD를 영상화하기 위해 나머지 PD를 온도 및 기체 함량의 측면에서 조절되지 않게 하지는 않고 3개의 PD의 서브-트레이를 현미경 스테이지로 이동시킬 수 있거나, 또는 신중한 검사 또는 교체를 위해 단일 PD를 제거하거나 로딩할 수 있다.
도 9a는 트레이 (또는 랙), 서브-트레이 (또는 네스트), 관류 일회용품 (PD)이 압력 매니폴드 (그러나 그와 맞물리지 않아서, 그들을 제거하기에 충분한 간격을 가짐) 아래에 위치하고, 작동 조립체 (기압식 실린더를 포함함)가 압력 매니폴드 위에 있는, 압력 모듈의 한 실시양태의 내부의 개략도 (개방된 위치)이다. 3개의 미소유체 장치 또는 관류 일회용품을 도시하였지만, 전형적으로 한 번에 더 많이 (예를 들어, 6, 9 또는 12개) 사용된다.
도 9b는 트레이 (또는 랙), 서브-트레이 (또는 네스트), 관류 일회용품 (PD)이 압력 매니폴드 (그와 맞물림) 아래에 위치하고, 작동 조립체 (기압식 실린더 포함)가 압력 매니폴드 위에 있는, 압력 모듈의 한 실시양태의 내부의 개략도 (밀폐된 위치)이다. 다시, 3개의 미소유체 장치 또는 관류 일회용품을 도시하였지만, 전형적으로 한 번에 더 많이 (예를 들어, 6, 9 또는 12개) 사용된다.
도 10a는 몇 개의 PD 맞물림 위치 (이 경우에는 6개의 맞물림 위치)를 갖는 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 도 10b는 스프링 셔틀 (55), 밸브 밀봉부 (56) 및 정렬 특징부 (57) (PD가 매니폴드와 정렬되도록 함)를 강조하는, 압력 매니폴드 (50)의 맞물림면 (54)의 확대된 부분을 도시한다. 도 10c는 덮개 압축기 (58), 밸브 밀봉부 (56) 및 정렬 특징부 (57) (PD가 매니폴드와 정렬되도록 함)를 강조하는 확대된 부분을 따라 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 또 다른 실시양태의 개략도이다. 도 10d는 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 측면 개략도이다. 도 10e는 대향면 (67)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 도 10f는 (여러 개 중에서) 1개의 스프링 캐리어 (70) 및 스프링 (71)을 매니폴드 바디로부터 제거되게 도시하고, (여러 개 중에서) 1개의 밀봉부 (72), 셔틀 (73) 및 밸브 바디 (74)를 매니폴드 바디로부터 제거되게 도시함으로써 강조한, PD 가이드 (68) 및 하부 백커 플레이트 (69)가 제거된, PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 관류 일회용품에 대해 압력 매니폴드를 누르도록 적합화된 외부 스프링 (75) 또한 이를 제거되게 도시함으로써 강조하였다. 도 10g는 상부 백커 플레이트 (76) 및 캡핑 스트립 (77)이 제거된 대향면 (67) (PD 맞물림면이 아님)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 1개 이상의 압력 포트로부터 압력 및/또는 유체를 유도하고 임의적으로 분배하도록 적합화된 매니폴드 경유 채널 (78)이 도시된다. 추가로, (여러 개 중에서) 1개의 스크류 (79) 및 (기체 및 진공 포트 둘 다를 비롯하여 5개 중에서) 1개의 기체 포트 (80)를 매니폴드 바디 (50)으로부터 제거되게 도시함으로써 이들을 도시한다. 도 10h는 매니폴드 경유 채널 (78) 및 여러 개 중에서 1개의 포트 (81)의 상면도를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다.
도 11a는 실리콘 막 (60), 셔틀 (61), 공기 주입구 (62) 및 커버 플레이트 (63)를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)에 있는 밸브 (59) (슈레이더 밸브)의 한 실시양태의 개략도이다. 도 11b는 밸브 밀봉부로서 작용하는 밸브 시트 (64) 및 막 (60)을 도시하는, 압력 매니폴드를 위한 밸브의 한 실시양태의 측면도 사진이고, 도 11c는 상면도 사진이다. 도 11d는 매니폴드 바디에 있는 다수개의 밸브 (59), 포펫 (65), 밸브 밀봉부 (66) 및 PD 커버 (11)를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 내부 측면도 개략도이다. (PD와 맞물리도록) 작동시에, 밸브 밀봉부 (66)은 포펫 (65)의 변위에 의해 편향된다.
도 12a는 1개 이상의 허브 모듈을 이용하여 4개의 배양 모듈 (30) (3개가 도시됨)이 단일 인큐베이터 (31) 내부에 연결되도록 하는 튜브 연결 매니폴드 (82)를 포함하는 연결 방식의 한 실시양태의 개략도이다 (2개의 원은 연결의 제1 말단 (83) 및 제2 말단 (84)의 확대도를 제공함). 도 12b는 도 12a에 도시된 연결을 위해 튜빙 (86)을 따라 있는 기체 허브 및 진공 허브 (집합적으로 85)의 사진이다.
도 13은 본 발명의 관류 매니폴드 조립체를 지탱할 수 있는 선반 (도시되지 않음)을 함유하는 인큐베이터 (외부 도어에 의해 외부로부터 밀폐됨)의 한 실시양태의 사진이다. 인큐베이터는 자동 실험, 세포 생존가능성 평가 및/또는 실험 결과 수집을 위한 자동화 액체 취급, 영상화 및 감지 특징을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 인큐베이션 동안에 연결된다.
도 14는 2개의 미소유체 장치를 연결하여 미소채널로 공기 버블을 도입하는 한 실시양태의 개략도이다. 도 14a는 아직 연결되지 않은 포트 및 미소채널을 갖는 2개의 유체적으로 프라이밍된 장치 (유체는 메니스커스로 도시됨)를 도시한다. 도 14b는 공기 버블 (공기는 각각의 메니스커스 사이에 중간에 도시됨)을 포트 (궁극적으로 미소채널)에 도입하는 방식으로 접촉한 도 14a의 장치를 도시한다.
도 15는 공기 버블을 생성하지 않고 점적-대-점적 접근법을 이용하여 2개의 미소유체 장치를 (또는 미소유체 장치를 유체 공급원에) 연결하는 한 실시양태의 개략도이다. 도 15a는 유체 경로 또는 포트 주변의 구역이 아니라 장치의 표면 상에 형성된, 더욱 특히 포트 상에 및 위에 직접적으로 형성된 돌출 점적을 가진 미소채널을 갖는 2개의 유체적으로 프라이밍된 장치를 도시한다. 도 15b는 연결하는 동안 표면이 서로 가까이에 있을 때, 전형적으로 임의의 공기 버블을 도입하지 않고 점적 표면이 결합하는 것을 도시한다.
도 16a는 미소유체 장치가 측면에서 접근하는, 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 한 실시양태를 도시한다. 도 16b는 미소유체 장치가 측면 아래에서 접근하여 유체 소통을 정립하는 점적-대-점적 연결을 생성하는 (도 16c), 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 한 실시양태를 도시한다. 도 16d는 미소유체 장치가 피벗하는, 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 또 다른 접근법을 도시한다.
도 17은 경로 또는 포트에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 상의 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이다.
도 18은 경로 또는 포트의 구역에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 위에 있는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 성형된 받침대 또는 마운트 (42) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 포트 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.
도 19는 경로 또는 포트의 구역에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 위에 있는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 개스킷 (43) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 포트 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.
도 20은 경로 또는 포트의 구역에서 점적의 일부분이 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 아래에 위치하는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 성형된 오목부 또는 함몰부 (44) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 일부분이 표면 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.
도 21은 경로 또는 포트의 구역에서 점적의 일부분이 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 아래에 위치하는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 주변 개스킷 내에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 일부분이 개스킷 위로 돌출한다.
도 22는 표면 변형 실시양태를 도시하는 개략도이다. 도 22a는 친수성 접착제 층 또는 스티커 (45)를 이용하며, 점적 (22)은 스티커의 엣지로부터 퍼져있고 주변 소수성 표면에 의해 속박된다. 도 22b는 장치의 친수성 표면 상에 퍼져있고 주변 소수성 표면에 의해 속박된 점적 (22)을 도시한다.
도 23은 마스크 (41)와 함께 표면 처리를 이용하는 (아래 향으로 그려진 화살표에 의해 표시됨) 표면 변형 실시양태의 개략도이다.
도 24는 기하학적 형태 및 표면 처리의 조합을 이용하여 점적을 제어하는, 점적-대-점적 연결 방식의 한 실시양태의 개략도이다. 도 24a는 각각의 포트에서 상승된 영역 (예를 들어, 받침대 또는 개스킷)을 갖는, 유체 채널 및 포트를 포함하는 미소유체 장치 또는 "칩"의 실시양태를 도시한다. 도 24b는 점적 반경이 각각의 말단에서 (즉, 포트 개구부에서) 균형을 이룬, 유체로 충전된 친수성 채널을 도시한다. 도 24c는 돌출 점적 (이 경우에는, 점적 (23)이 아래로 돌출됨)을 갖는 관류 매니폴드 조립체의 접합 표면의 한 부분에 접근하여 있는 (그러나 아직 접촉하지는 않음) 위로 돌출된 점적 (22)을 갖는 도 24b의 미소유체 장치의 한 부분을 도시한다. 도 24d는 미소유체 장치의 위로 돌출된 점적 (22)이 관류 매니폴드 조립체의 아래로 돌출된 점적 (23)과 접촉하고 있는 (융합되어 있는) 도 24c의 미소유체 장치의 동일한 부분을 도시한다.
도 25는 표면 처리만을 이용하여 (즉, 기하학적 형태, 예컨대 받침대 또는 개스킷없이) 연결된 점적-대-점적의 실시양태를 도시한다. 도 25a는 유체 채널 및 포트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체의 실시양태를 도시한다. 도 25b는 유체가 소정의 수준으로 (예를 들어, 유체 칼럼의 높이로) 충전된 친수성 채널을 도시한다.
도 26은 (이론에 구애되지 않고) 포트 직경 (밀리미터 단위)과 안정화된 점적이 지지할 수 있는 최대 정수두 (밀리미터 단위) 사이의 관계를 도시하는 차트이다.
도 27은 미소유체 장치 ("칩")가 배기 개스킷 (43)을 갖는 포트에서 관류 매니폴드 조립체 (위쪽)에 대해 아래에서 연결되는 실시양태를 도시하며, 여기서 조립체는 개스킷을 커버하거나 밀폐시키지 않아서, 연결하는 동안 포획된 임의의 공기가 배기되는 것을 허용한다 (오른쪽 화살표). 임의의 공기가 채널을 통해 계속 흐르기 보다는 배기 개스킷을 통해 우선적으로 흘러 나오도록 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이러한 우선적 흐름은 조립체의 유체 채널에 있는 유체 (왼쪽 화살표)에 제1 압력 (P1)을 적용하고, 미소유체 장치 채널에 있는 유체에 제2 압력 (P2)을 적용함으로써 촉진될 수 있으며, 여기서 P1 및 P2는 배기 개스킷의 배압보다 높다. 일부 실시양태에서, 압력 P1 및/또는 P2는 압력 공급원 및/또는 중력수두를 이용하여 인가된다. 일부 실시양태에서, 압력 P1 및/또는 P2는 유체의 흐름 저항에 의해 발생된다.
도 28은 미소유체 장치(16)("칩")가 배기 개스킷 (43)을 갖는 포트에서 관류 매니폴드 조립체 (10)(위쪽)에 대해 아래에서 연결되는 또 다른 실시양태를 도시하며, 여기서 조립체가 개스킷을 커버하지만 (즉, 개스킷이 조립체 접합 표면에 의해 에워싸임), 개스킷 위에 조립체의 통로가 있어서 연결하는 동안 포획된 임의의 공기가 배기되는 것을 허용한다.
도 29는 미소유체 장치 (16)("칩")가 배기 개스킷 (43)을 갖는 포트에서 관류 매니폴드 조립체 (10)(위쪽)에 대해 아래에서 연결되는 또 다른 실시양태를 도시하며, 여기서 유체 통로가 개스킷 위로 지나간다 (원하는 경우 개스킷이 더 클 수 있음). 이 실시양태는 연결하는 동안 포획된 공기, 예컨대 더 작은 버블의 제거를 용이하게 하며, 이론에 구애되지 않고 이는 더 작은 버블이 배기 개스킷과 상호작용하는 ("습식") 것을 가능하게 하기 때문이다.
도 30 및 31은 관류 매니폴드 조립체의 상응하는 포트에 가까워질 때까지 (도 31a) 유체 공급원, 또는 미소유체 장치, 예컨대 관류 매니폴드 조립체의 본질적으로 선형인 레일 또는 가이드 트랙을 따라 (즉, x/y 평면에서 x 축을 따라) 이동하는 (도 30a와 30b를 비교), 미소유체 장치 (개스킷으로부터 돌출된 점적을 가짐)의 한 실시양태를 도시하는 비디오로부터의 일련의 정물 사진이며, 여기서 x 축 및 z 축 이동의 조합 (즉, 측면 이동 및 상향 이동)은 점적들을 융합시키고 칩을 연결시킨다 (도 31b).
도 32a는 구불구불한 유체 저항기 채널 (91), 진공 채널 (92) 및 배출 채널 (93)을 포함하는 유체 백플레인의 한 실시양태를 도시한다. 도 32b는 엣지도이다. 도 32c는 조립체 정렬 특징부 (95) 및 현미경 관찰 및 다른 영상화를 허용하는 시각화 컷아웃 (96)과 함께, 유체 배출 포트로서 작용하는, 유체 백플레인의 칩 맞물림 부조 (94)를 도시한다.
도 33은 예시적인 미소유체 장치 또는 "칩 상의 장기" 장치의 개략도를 도시한다. 조립된 장치는 도 33a에 개략적으로 도시된다. 도 33b는 도 33a의 장치의 분해도를 도시한다.
도 34는 2개의 막을 가진 실시양태를 도시하는 개략도이다.
도 35a는 조립되지 않은 배양물 스탠드 또는 홀더 (100)의 한 실시양태의 구성요소로서 제1 및 제2 말단 캡 (106 및 107) 및 제1 및 제2 측면 패널 (108 및 109)을 도시한다. 도 35b는 시딩 가이드가 스탠드 (100)에 접근하여 있는 (그러나 맞물리지 않은), 시딩 가이드 내에 있는 칩 (16) 및 캐리어 (17)를 도시한다. 도 35c는 스탠드 (100) 상에 탑재된 캐리어 (17) (칩을 가짐)를 포함하는 6개의 시딩 가이드를 도시한다.
도 36a-c는 캐리어에 있는 칩 (또는 다른 미소유체 장치)과 맞물리기 위한 사이드 트랙을 가진 스커트 (또는 다른 돌출부)가 결여된 관류 매니폴드 조립체 실시양태의 사진이다. 대신에, 조립체 (10)의 기저부 (110)는 레고(Lego™) 블록 유형 연결로 (측면으로부터 대신에) 아래로부터 캐리어 (17)를 수용하도록 구성되며, 즉 기저부 (110)는 캐리어 (17)를 수용하도록 하는 치수를 갖는 공동 (111) 및 개구부 (112)를 갖는 반면에, 캐리어의 핸들 또는 탭 (18)은 개구부 (112)에 들어맞도록 구성된다. 도 36a는 캐리어 (17) 및 칩 (16)이 맞물리기 전의 조립체 (10)의 상부 측면도이다. 도 36b는 칩 (16) 상의 포트 (2)에 대해 정렬되도록 구성된 유체 배출 포트 (94)를 가진 조립체 (10)의 하부 측면도이다. 도 36c는 캐리어 탭 (18)이 개구부 (112)에 위치하도록 캐리어와 맞물린 조립체 (10)를 도시한다.FIG. 1A is an exploded view of an embodiment of a perfusion manifold assembly, showing a cover (or cover assembly) of a reservoir (the reservoir body may be made of, for example, acrylic), a reservoir positioned over a backplane, the backplane in fluid communication with the reservoir, a skirt having side tracks for engaging a representative microfluidic device or "chip" (which may be made of, for example, a plastic, such as PDMS) having one or more inlet, outlet, and (optionally) vacuum ports, and one or more microchannels, a chip carrier (which may be made of, for example, a thermoplastic polymer, such as acrylonitrile butadiene styrene (ABS)), the chip depicted next to (but not within) an embodiment of the chip, a carrier configured to support and retain the chip, for example having dimensions such that the chip fits within the cavity. FIG. 1B is an identical embodiment of a perfusion manifold assembly having chips within a chip carrier that is fully connected to the reservoir and the cover, and the skirt of the perfusion manifold assembly, in fluid communication with the reservoir. In one embodiment, each chip has two inlets, two outlets, and (optionally) two connections for vacuum stretch. In one embodiment, when the chips are in fluid communication, they are connected in one operation rather than one at a time. FIG. 1C is an exploded view (before the components are assembled) of one embodiment of a perfusion manifold assembly including a reservoir that is fluidly sealed by a capping layer and positioned over a fluid backplane (including a fluid resistor) positioned over the skirt, the individual pieces being dimensioned to fit together. In one embodiment, the skirt has a structure (e.g., made of a polymer) that borders or defines two open spaces, one of the spaces being configured to receive a carrier having a chip therein. In one embodiment, the skirt has a structure that completely surrounds two "arms" extending outwardly to define one open space and a second open space for receiving a carrier. In one embodiment, the two arms have side tracks that slidably engage the carrier edges.
FIG. 2A is an exploded view of one embodiment of a pressure cover or cover assembly including a pressure cover. In the depicted embodiment, the pressure cover includes a plurality of ports (e.g., through-hole ports) that mate with corresponding apertures in the strainer and gasket. The depicted design of the apertures in the gasket is intended to assist the gasket in holding the depicted strainer in place. In alternative embodiments, the gasket openings may utilize a different configuration than the apertures in the cover. For example, the gasket may be shaped to conform to the contour of one or more reservoirs intended to form a fluid or pressure seal. In some embodiments, a plurality of gaskets may be utilized. In some embodiments, the strainer and/or gasket may be secured, clamped, or captured by the absence of the cover and/or additional substrate using adhesives, heat stakes, bonding (ultrasonic, solvent-assisted, laser welding). While the depicted pressure cover includes through-hole ports, an alternative embodiment includes one or more channels passing from at least one upper surface port to one or more lower surface ports, wherein the lower surface ports need not be directly beneath the upper surface ports. FIG. 2b illustrates the same embodiment of the cover assembly depicted in FIG. 2a, with a strainer and a gasket within (and beneath) the cover. FIG. 2c-1 is a cross-sectional view of one embodiment of the cover assembly, illustrating a raised portion or sealing tooth surrounding both of the through-hole ports in the cover. FIG. 2c-2 is an enlarged view of a portion (circled) of FIG. 2c-1. In the depicted embodiment, the cross-sectional shape of the sealing tooth is trapezoidal, although other contemplated embodiments utilize other tooth shapes, such as but not limited to semicircular, rectangular, polygonal, and triangular. FIG. 2d is a top plan view of one embodiment of a reservoir chamber-cover assembly seal, illustrating a sealing tooth, a vacuum chamber, and an inlet and outlet chamber. FIG. 2e-1 is a cross-sectional view of one embodiment of a cover assembly seal connected to a reservoir, illustrating a cover gasket and a sealing tooth. FIG. 2e-2 is an enlarged view of a portion (circled) of FIG. 2e-1. As a pressure manifold (discussed below) engages the cover assembly, pressure forces the cover assembly (including the cover gasket) into the sealing tooth, forming a seal between each of the reservoir chambers.
FIG. 3A depicts an embodiment of a microfluidic device or chip, showing two channels with inlet and outlet ports, as well as an (optional) vacuum port. FIG. 3B is a top-view schematic drawing of an alternative embodiment of a perfusion disposable or "pod" characterized by a transparent (or translucent) cover over a reservoir with a chip inserted therein. The chip can be seeded with cells and then placed into a carrier for insertion into the perfusion disposable. FIG. 3C is a schematic drawing of an assembled perfusion disposable embodiment identical to that depicted in FIG. 3B , except that the ports and cutouts on the cover assembly (over the inserted chip for visualization, imaging, etc.) are depicted. FIG. 3D is a schematic drawing of the same perfusion disposable embodiment of FIG. 3C , but unassembled to illustrate the relationship of the cover, reservoir, skirt, chip, and carrier.
FIG. 4a is a side view of an embodiment of a chip carrier (having a chip therein) approaching a side track of a skirt of an embodiment of a perfusion manifold assembly (not yet engaged), the carrier being aligned at an angle matching the angled front end portion of the side track, the carrier including a retaining mechanism configured as an upwardly protruding clip. Without being bound by theory, it is believed that the suitably large angle allows chip engagement without smearing or premature engagement of droplets present on the chip and/or perfusion manifold assembly during the insertion and alignment process. FIG. 4b is a side view of an embodiment of a chip carrier (having a chip therein) engaging a side track of a skirt of an embodiment of a perfusion manifold assembly (not yet connected to said assembly). FIG. 4C illustrates a side view of one embodiment of a chip carrier (having a chip therein) that is fully engaged with the side tracks of the skirt of an embodiment of a perfusion manifold assembly (not yet connected to said assembly) (arrows illustrate the direction of movement required for a snap fit, whereby the retaining mechanism is engaged to prevent movement). FIG. 4D illustrates a side view of one embodiment of a chip carrier (having a chip therein) that is removably connected to a perfusion manifold assembly, wherein the retaining mechanism is engaged to prevent movement. While removability and optionally reattachability are desirable for certain applications (e.g., to allow chip removal to allow for cell addition, imaging, or performing various assays), in alternative embodiments, the connection is not releasable. For example, adhesive layers, glues, and/or heat stakes may be used to provide a robust connection that may be difficult to remove or reattach. FIG. 4e is a schematic diagram illustrating one embodiment of a connection approach to a perfusion manifold, including 1) a sliding action (4e-1), 2) a pivot (4e-2), and 3) a snap fit (4e-3) to provide alignment and fluid connection in a single motion. 1) In the sliding step, a chip (or other microfluidic device) is inserted into a carrier that slides to align the fluid ports. 2) In the pivot step, the chip (or other microfluidic device) is pivoted until the ports come into fluid contact. 3) In the clip or snap fit step, the force necessary to provide a secure seal is provided.
FIG. 5 is a schematic diagram of one embodiment of a workflow (with arrows depicting the individual steps) in which a chip is connected (e.g., snapped) to a disposable perfusion manifold assembly (a "perfusion disposable"), the assembly is placed back into another assembly on a culture module, and the culture module is installed in an incubator. In alternative embodiments, the culture module can include features of an incubator (e.g., a heat source and/or a source of warm, humid air) to eliminate the need for a separate incubator. While the present invention contemplates a "disposable" embodiment, the components are (alternatively) reusable (e.g., for cost reasons). In a further embodiment of the workflow or method, the chip can be installed in a carrier, the carrier can be installed in a seeding guide (discussed and depicted below), cells can be seeded onto the chip, the carrier can be removed from the seeding guide, and the carrier can be engaged with the perfusion disposable (the remainder of which is the same as the workflow depicted in FIG. 5 ).
FIG. 6 illustrates one embodiment of a culture module having a removable tray having a plurality of assemblies (having connected chips) positioned thereon, each of the perfusion manifold assemblies held in the tray next to it having pressure points on their mating surfaces corresponding to ports on the covers of the perfusion manifold assemblies so that they can be brought together by the tray mechanism such that pressure can be applied via a pressure controller. This allows the tray mechanism to attach all of the perfusion manifold assemblies to the pressure or flow controller (whether by raising the tray or lowering it to meet the tray) in a single motion, thereby simultaneously connecting them.
FIG. 7 is a side schematic drawing of another embodiment of a culture module showing a platform for positioning a removable tray that moves upward to a bonding surface so that pressure can be applied via a pressure controller (not shown).
FIG. 8A is a schematic diagram of another embodiment showing a tray (or rack) and sub-trays (or nests) for transporting and inserting perfusion disposables (PDs) into a pressure module having user interfaces on the exterior of the housing. FIG. 8B is a schematic diagram of another embodiment showing a tray (or rack) inserted into a housing of a culture module having user interfaces. The nested design, where the trays are shown holding multiple removable sub-trays (as an example of the present invention), provides the user with the flexibility to remove or retain a variety of PDs depending on the application. For example, the user may transfer all trays to a biosafety cabinet to replenish media or collect samples from all PDs in the tray, or may move a sub-tray of three PDs to a microscope stage to image three PDs without de-temperature and gas content regulating the remaining PDs, or may remove or load a single PD for careful inspection or replacement.
FIG. 9A is a schematic drawing (open position) of the interior of one embodiment of a pressure module, wherein the trays (or racks), sub-trays (or nests), and perfusion disposables (PDs) are positioned below the pressure manifold (but not interlocked therewith, with sufficient clearance to allow for their removal), and the actuation assembly (comprising a pneumatic cylinder) is above the pressure manifold. While three microfluidic devices or perfusion disposables are shown, typically more (e.g., 6, 9 or 12) are used at a time.
FIG. 9b is a schematic diagram (enclosed position) of the interior of one embodiment of a pressure module, wherein the trays (or racks), sub-trays (or nests), and perfusion disposables (PDs) are positioned below the pressure manifold (in engagement therewith), and the actuation assembly (including the pneumatic cylinder) is above the pressure manifold. Again, while three microfluidic devices or perfusion disposables are shown, typically more (e.g., 6, 9 or 12) are used at a time.
FIG. 10a is a schematic drawing of one embodiment of a pressure manifold (50) illustrating a PD engagement surface (54) having several PD engagement locations (in this case, six engagement locations). FIG. 10b is an enlarged portion of the engagement surface (54) of the pressure manifold (50) highlighting the spring shuttle (55), the valve seal (56), and the alignment feature (57) (which aligns the PD with the manifold). FIG. 10c is a schematic drawing of another embodiment of the pressure manifold (50) illustrating the PD engagement surface (54) along an enlarged portion highlighting the shroud compressor (58), the valve seal (56), and the alignment feature (57) (which aligns the PD with the manifold). FIG. 10d is a side schematic drawing of one embodiment of the pressure manifold (50) illustrating the PD engagement surface (54). FIG. 10e is a schematic drawing of one embodiment of a pressure manifold (50) showing the opposing surface (67). FIG. 10f is a schematic drawing of one embodiment of a pressure manifold (50) showing the PD engagement surface (54) with the PD guide (68) and lower backer plate (69) removed, highlighted by showing one spring carrier (70) and spring (71) (among others) removed from the manifold body, and one seal (72), shuttle (73), and valve body (74) (among others) removed from the manifold body. An external spring (75) adapted to press the pressure manifold against a perfusion disposable is also highlighted by showing it removed. FIG. 10g is a schematic drawing of one embodiment of a pressure manifold (50) showing the opposing surface (67) (not the PD mating surface) with the upper backer plate (76) and capping strip (77) removed. A manifold passage channel (78) adapted to direct and optionally distribute pressure and/or fluid from one or more pressure ports is shown. Additionally, one screw (79) (of several) and one gas port (80) (of five including both gas and vacuum ports) are shown removed from the manifold body (50). FIG. 10h is a schematic drawing of one embodiment of a pressure manifold (50) showing a top view of the manifold passage channel (78) and one of the several ports (81).
FIG. 11a is a schematic drawing of one embodiment of a valve (59) (Schrader valve) in a pressure manifold (50), showing a silicone membrane (60), a shuttle (61), an air inlet (62), and a cover plate (63). FIG. 11b is a side view photograph, and FIG. 11c is a top view photograph, of one embodiment of a valve for the pressure manifold, showing a valve seat (64) and a membrane (60) acting as valve seals. FIG. 11d is a schematic drawing of the interior side view of one embodiment of the pressure manifold (50), showing a plurality of valves (59), a poppet (65), a valve seal (66), and a PD cover (11) in a manifold body. In operation (to engage the PD), the valve seal (66) is deflected by the displacement of the poppet (65).
FIG. 12a is a schematic diagram of one embodiment of a connection scheme including a tubing connection manifold (82) that allows four culture modules (30) (three shown) to be connected within a single incubator (31) using one or more hub modules (the two circles provide enlarged views of the first end (83) and the second end (84) of the connection). FIG. 12b is a photograph of a gas hub and a vacuum hub (collectively 85) along tubing (86) for the connection shown in FIG. 12a.
FIG. 13 is a photograph of one embodiment of an incubator (sealed from the outside by an outer door) containing a shelf (not shown) capable of supporting a perfusion manifold assembly of the present invention. The incubator can have automated liquid handling, imaging and sensing features for automated experiments, cell viability assessment and/or experimental result collection. In one embodiment, the microfluidic device is connected during incubation.
Figure 14 is a schematic diagram of one embodiment of connecting two microfluidic devices to introduce air bubbles into the microchannels. Figure 14a depicts two fluidically primed devices (fluid is shown as a meniscus) with ports and microchannels that are not yet connected. Figure 14b depicts the devices of Figure 14a contacted in such a way that air bubbles (air is shown midway between each meniscus) are introduced into the ports (and ultimately the microchannels).
Figure 15 is a schematic diagram of one embodiment of connecting two microfluidic devices (or a microfluidic device to a fluid source) using a drop-to-drop approach without creating air bubbles. Figure 15a illustrates two fluidically primed devices having microchannels with protruding droplets formed on the surfaces of the devices, more particularly directly on and above the ports, rather than in the region surrounding the fluid paths or ports. Figure 15b illustrates that the droplet surfaces join together, typically without introducing any air bubbles, when the surfaces are in close proximity to each other during connecting.
FIG. 16a illustrates an embodiment of a microfluidic device contacting a fluid source or another microfluidic device, wherein the microfluidic device is approached from the side. FIG. 16b illustrates an embodiment of a microfluidic device contacting a fluid source or another microfluidic device, wherein the microfluidic device is approached from the bottom side, creating a drop-to-drop connection that establishes fluid communication (FIG. 16c). FIG. 16d illustrates another approach of contacting a microfluidic device with a fluid source or another microfluidic device, wherein the microfluidic device pivots.
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a confined droplet (22) on a surface (21) of a microfluidic device (16) in a path or port.
FIG. 18 is a schematic diagram showing a confined droplet (22) on a surface (21) of a microfluidic device (16) in the region of a path or port, wherein the droplet rests on a molded pedestal or mount (42), covers the entrance to the port, and protrudes above the port, the port being in fluid communication with the microchannel.
FIG. 19 is a schematic diagram showing a confined droplet (22) on a surface (21) of a microfluidic device (16) in the region of a path or port, wherein the droplet is on a gasket (43), covers the entrance to the port, and protrudes above the port, the port being in fluid communication with the microchannel.
FIG. 20 is a schematic diagram showing a confined droplet (22) in the region of a path or port, where a portion of the droplet is positioned below a surface (21) of a microfluidic device (16), wherein the droplet is on a shaped recess or depression (44) and covers the entrance to the port, with a portion protruding above the surface, the port being in fluid communication with the microchannel.
FIG. 21 is a schematic diagram showing a confined droplet (22) in the region of a path or port, where a portion of the droplet is located below a surface (21) of a microfluidic device (16), wherein the droplet is within a surrounding gasket, covers the entrance to the port, and a portion protrudes above the gasket.
Figure 22 is a schematic diagram illustrating a surface modification embodiment. Figure 22a illustrates a droplet (22) that uses a hydrophilic adhesive layer or sticker (45) and spreads from an edge of the sticker and is bound by a surrounding hydrophobic surface. Figure 22b illustrates a droplet (22) that spreads on a hydrophilic surface of a device and is bound by a surrounding hydrophobic surface.
Figure 23 is a schematic diagram of a surface modification embodiment (indicated by the arrows drawn in the “‡” direction below) utilizing surface treatment with a mask (41).
FIG. 24 is a schematic diagram of one embodiment of a drop-to-drop connection scheme that controls droplets using a combination of geometrical features and surface treatments. FIG. 24a depicts an embodiment of a microfluidic device or "chip" comprising fluidic channels and ports having an elevated region (e.g., a pedestal or gasket) at each port. FIG. 24b depicts a hydrophilic channel filled with fluid where the droplet radii are balanced at each end (i.e., at the port openings). FIG. 24c depicts a portion of the microfluidic device of FIG. 24b having an upwardly protruding droplet (22) approaching (but not yet contacting) a portion of a mating surface of a perfusion manifold assembly having a protruding droplet (in this case, a droplet (23) protruding downwardly). Figure 24d shows the same portion of the microfluidic device of Figure 24c with the upwardly protruding droplet (22) of the microfluidic device in contact with (fused with) the downwardly protruding droplet (23) of the perfusion manifold assembly.
Figure 25 illustrates an embodiment of a drop-to-drop connected using only surface treatment (i.e., without a geometry such as a pedestal or gasket). Figure 25a illustrates an embodiment of a perfusion manifold assembly including fluid channels and ports. Figure 25b illustrates a hydrophilic channel filled with fluid to a predetermined level (e.g., to the height of a fluid column).
Figure 26 is a chart showing (without being bound by theory) the relationship between the port diameter (in millimeters) and the maximum hydrostatic head (in millimeters) that a stabilized drop can support.
FIG. 27 illustrates an embodiment in which a microfluidic device (“chip”) is connected from below to a flow manifold assembly (top) at a port having an exhaust gasket (43), wherein the assembly does not cover or seal the gasket, allowing any air entrapped during connection to be exhausted (right arrow). It may be desirable to ensure that any air preferentially flows out through the exhaust gasket rather than continuing to flow through the channels. In some embodiments, this preferential flow can be facilitated by applying a first pressure (P1) to the fluid in the fluid channels of the assembly (left arrow) and applying a second pressure (P2) to the fluid in the microfluidic device channels, wherein P1 and P2 are greater than the back pressure of the exhaust gasket. In some embodiments, the pressures P1 and/or P2 are applied using a pressure source and/or gravitational head. In some embodiments, the pressures P1 and/or P2 are generated by flow resistance of the fluid.
FIG. 28 illustrates another embodiment where the microfluidic device (16) (“chip”) is connected from below to the perfusion manifold assembly (10) (above) at a port having an exhaust gasket (43), wherein the assembly covers the gasket (i.e., the gasket is surrounded by the assembly mating surfaces), but there is a passage in the assembly above the gasket to allow any air trapped during the connection to be exhausted.
FIG. 29 illustrates another embodiment where the microfluidic device (16) (“chip”) is connected from below to the flow manifold assembly (10) (top) at a port having an exhaust gasket (43), wherein the fluid passage passes over the gasket (the gasket could be larger if desired). This embodiment facilitates removal of trapped air, such as smaller bubbles, during connection, and without being bound by theory, this is because it allows the smaller bubbles to interact (“wet”) with the exhaust gasket.
FIGS. 30 and 31 are a series of still photographs from a video showing an embodiment of a microfluidic device (having a droplet protruding from a gasket) moving along an essentially linear rail or guide track of a fluid source, or microfluidic device, such as a perfusion manifold assembly (i.e., along the x-axis in the x/y plane) until approaching a corresponding port of a perfusion manifold assembly (compare FIGS. 30a and 30b ), wherein a combination of x- and z-axis movement (i.e., lateral movement and upward movement) fuses the droplets and connects the chip ( FIG. 31b ).
FIG. 32a illustrates one embodiment of a fluid backplane including a meandering fluid resistor channel (91), a vacuum channel (92), and a drain channel (93). FIG. 32b is an edge view. FIG. 32c illustrates a chip engagement relief (94) of the fluid backplane that acts as a fluid drain port, along with an assembly alignment feature (95) and a visualization cutout (96) that allows for microscopic observation and other imaging.
Figure 33 illustrates a schematic of an exemplary microfluidic device or “organ-on-a-chip” device. The assembled device is schematically illustrated in Figure 33a. Figure 33b illustrates an exploded view of the device of Figure 33a.
Figure 34 is a schematic diagram illustrating an embodiment having two membranes.
FIG. 35a illustrates components of one embodiment of an unassembled culture stand or holder (100) including first and second end caps (106 and 107) and first and second side panels (108 and 109). FIG. 35b illustrates a chip (16) and a carrier (17) within a seeding guide with the seeding guide approaching (but not engaging) the stand (100). FIG. 35c illustrates six seeding guides including a carrier (17) (having chips) mounted on the stand (100).
FIGS. 36a-c are photographs of an embodiment of a perfusion manifold assembly lacking a skirt (or other protrusion) with side tracks for engaging a chip (or other microfluidic device) in a carrier. Instead, the base (110) of the assembly (10) is configured to receive the carrier (17) from below (instead of from the side) in a Lego™ block type connection, i.e., the base (110) has a cavity (111) and an opening (112) dimensioned to receive the carrier (17), while a handle or tab (18) of the carrier is configured to fit into the opening (112). FIG. 36a is a top side view of the assembly (10) prior to engaging the carrier (17) and the chip (16). Figure 36b is a bottom side view of the assembly (10) having a fluid discharge port (94) configured to align with a port (2) on the chip (16). Figure 36c shows the assembly (10) engaged with the carrier such that the carrier tab (18) is positioned in the opening (112).
정의definition
"결합수"는 액체 계면 상의 모세관력에 대한 중력의 무차원 비이다. 결합수가 높은 공기일수록, 액체 계면이 중력에 의해 형성되는 경향이 있다. 결합수가 적을수록, 이들 표면이 모세관력에 의해 형성되는 경향이 있다. "Binding number" is a dimensionless ratio of gravity to capillary forces on a liquid interface. The higher the bonding number of air, the more likely it is that liquid interfaces will be formed by gravity. The lower the bonding number, the more likely these surfaces will be formed by capillary forces.
"소수성 시약"을 이용하여 표면 (또는 그의 부분), 예컨대 포트에 또는 근처의 돌출부, 플랫폼 또는 받침대, 뿐만 아니라 접합 표면 (또는 그의 부분) 상에 "소수성 코팅"을 만들 수 있다. 본 발명이 특별한 소수성 시약으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 본 발명은 실란을 사용하여 소수성 코팅, 예컨대 비제한적으로 할로겐화 실란 및 알킬실란을 만드는 것을 고려한다. 이와 관련하여, 본 발명이 특별한 실란으로 제한되는 것으로 의도되지 않으며; 실란의 선택은 기능적 관점에서만 제한되고, 즉 이는 표면을 소수성으로 만든다. 본 발명은 또한 상업적으로 입수가능한 제품, 예컨대 레인-엑스(Rain-X™) 제품 (물을 비드로 만드는 합성 소수성 표면-적용된 제품임, 가장 흔히 유리 자동차 표면에서 사용됨)을 사용하는 것을 고려한다.A "hydrophobic coating" may be formed on a surface (or portion thereof), such as a protrusion, platform or pedestal at or near a port, as well as on a bonding surface (or portion thereof), using a "hydrophobic agent." It is not intended that the present invention be limited to a particular hydrophobic agent. In one embodiment, the present invention contemplates forming a hydrophobic coating using silanes, such as, but not limited to, halogenated silanes and alkylsilanes. In this regard, the present invention is not intended to be limited to a particular silane; the choice of silane is limited solely from a functional standpoint, i.e., which renders the surface hydrophobic. The present invention also contemplates using commercially available products, such as the Rain-X™ product (a synthetic hydrophobic surface-applied product that beads up water, most commonly used on glass automotive surfaces).
표면 또는 표면 상의 영역은 물에 대한 (예를 들어, 전진) 접촉각이 대략 90° 초과인 경우에 "소수성"이다 (여러 경우에, 전진 및 후진 접촉각 둘 다 대략 90° 초과인 것이 바람직함). 한 실시양태에서, 본 발명의 소수성 표면은 대략 90° 내지 대략 110°의 물에 대한 전진 접촉각을 나타낸다. 또 다른 실시양태에서, 소수성 표면은 대략 110° 초과의 물에 대한 전진 접촉각을 나타내는 영역을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 소수성 표면은 대략 100° 초과의 물에 대한 후진 접촉각을 나타내는 영역을 갖는다. 일부 액체, 특히 일부 생물학적 액체가 그로 습윤된 후에 표면을 코팅할 수 있는 성분을 함유하여 그의 소수성에 영향을 미칠 수 있음을 주목하는 것이 중요하다. 본 발명의 내용상, 표면이 의도된 사용 액체로부터의 이러한 코팅에 저항하고, 예를 들어 표면이 상기 액체에 의해 습윤된 채 있는 동안에 이러한 코팅이 90° 미만인 전진 및/또는 후진 접촉각을 생성하지 않도록 하는 것이 중요할 수 있다. A surface or region on a surface is "hydrophobic" if it has an advancing contact angle for water (e.g., greater than about 90°) (in many cases, it is preferred that both the advancing and receding contact angles be greater than about 90°). In one embodiment, the hydrophobic surface of the present invention exhibits an advancing contact angle for water of from about 90° to about 110°. In another embodiment, the hydrophobic surface has a region that exhibits an advancing contact angle for water of greater than about 110°. In another embodiment, the hydrophobic surface has a region that exhibits a receding contact angle for water of greater than about 100°. It is important to note that some liquids, particularly some biological liquids, may contain components that can coat a surface after it has been wetted with it, thereby affecting its hydrophobicity. In the context of the present invention, it may be important that the surface resist such coating from the intended use liquid, such that such coating does not produce advancing and/or receding contact angles of less than 90° while the surface is wetted with said liquid.
표면 또는 표면 상의 영역은 물에 대한 (예를 들어, 전진) 접촉각이 대략 90° 미만, 더욱 흔하게는 대략 70° 미만인 경우에 "친수성"이다 (여러 경우에, 전진 및 후진 접촉각 둘 다 대략 90° 또는 대략 70° 미만인 것이 바람직함).A surface or region on a surface is "hydrophilic" if it has a (e.g., advancing) contact angle with water of less than about 90°, more commonly less than about 70° (in many cases, it is desirable for both the advancing and receding contact angles to be less than about 90° or less than about 70°).
측정된 접촉각은 소정의 범위내, 즉 소위 전진 (최대) 접촉각 내지 후진 (최소) 접촉각의 범위일 수 있다. 평형 접촉은 이들 값 내에 있으며, 이들로부터 계산될 수 있다. The measured contact angle can be within a given range, i.e., the range of the so-called advancing (maximum) contact angle to the receding (minimum) contact angle. The equilibrium contact lies within these values and can be calculated from them.
소수성 표면은 수성 액체에 의한 "습윤에 저항한다". 물질 상에서 제1 액체에 의해 형성된 접촉각이 90° 초과인 경우, 상기 물질은 제1 액체에 의한 습윤에 저항한다고 말한다. 표면은 수성 액체 및 비수성 액체, 예컨대 오일 및 플루오린화 액체에 의한 습윤에 저항할 수 있다. 일부 표면은 수성 액체 및 비수성 액체 둘 다에 의한 습윤에 저항할 수 있다. 소수성 거동은 일반적으로 35 dyne/cm 미만의 임계 표면 장력을 가진 표면에 의해 관찰된다. 먼저, 임계 표면 장력의 감소는 친유성 거동, 즉 탄화수소 오일에 의한 표면의 습윤과 관련이 있다. 임계 표면 장력이 20 dyne/cm 미만으로 감소함에 따라, 표면은 탄화수소 오일에 의한 습윤에 저항하고, 소유성 뿐만 아니라 소수성인 것으로 고려된다.Hydrophobic surfaces "resist wetting" by aqueous liquids. When the contact angle formed by a first liquid on a material is greater than 90°, the material is said to be resistant to wetting by the first liquid. A surface can be resistant to wetting by aqueous liquids and non-aqueous liquids, such as oils and fluorinated liquids. Some surfaces can be resistant to wetting by both aqueous and non-aqueous liquids. Hydrophobic behavior is generally observed by surfaces having a critical surface tension less than 35 dyne/cm. First, a decrease in the critical surface tension is associated with oleophilic behavior, i.e., wetting of the surface by hydrocarbon oils. As the critical surface tension decreases below 20 dyne/cm, the surface resists wetting by hydrocarbon oils and is considered to be hydrophobic as well as oleophobic.
친수성 표면은 수성 액체에 의한 "습윤을 촉진한다". 물질 상에서 제1 액체에 의해 형성된 접촉각이 90° 미만, 더욱 흔히 70° 미만인 경우, 상기 물질은 제1 액체에 의한 습윤을 촉진한다고 말한다. A hydrophilic surface "facilitates wetting" by an aqueous liquid. A material is said to facilitate wetting by a first liquid if the contact angle formed by the first liquid on the material is less than 90°, more commonly less than 70°.
본원에 사용된 어구 "연결된", "에 연결된", "에 커플링된", "와 접촉하는" 및 "와 소통하는"은 2개 이상의 개체 사이의 상호작용의 임의의 형태, 예컨대 기계적, 전기적, 자성, 전자기성, 유체적 및 열적 상호작용을 지칭한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 미소유체 장치에 있는 채널은 세포 및 (임의적으로) 유체 저장소와 유체 소통한다. 2개의 구성요소는 서로 직접 접촉하지 않더라도 서로 커플링될 수 있다. 예를 들어, 2개의 구성요소는 중간 구성요소 (예를 들어, 튜빙 또는 다른 도관)를 통해 서로 커플링될 수 있다.As used herein, the phrases "connected," "connected to," "coupled to," "in contact with," and "in communication with," refer to any form of interaction between two or more entities, such as mechanical, electrical, magnetic, electromagnetic, fluidic, and thermal interactions. For example, in one embodiment, a channel in a microfluidic device is in fluidic communication with a cell and (optionally) a fluid reservoir. The two components can be coupled to each other even if they are not in direct contact with each other. For example, the two components can be coupled to each other via an intermediate component (e.g., tubing or other conduit).
"채널"은 액체 및 기체의 이동을 허용하는 매질 (예를 들어, 규소, 플라스틱 등)을 통하는 경로 (직선, 곡선, 단일, 다중, 네트워크 등)이다. 따라서, 채널은 다른 구성요소를 연결할 수 있고, 즉 구성요소들이 "소통하게", 더욱 특별하게는 "유체 소통하게", 더욱 더 특별하게는 "액체 소통하게" 유지될 수 있다. 이러한 구성요소에는 액체-유입 포트 및 기체 배출구가 포함되나 이로 제한되지 않는다.A "channel" is a path (straight, curved, single, multiple, network, etc.) through a medium (e.g., silicon, plastic, etc.) that allows the movement of liquids and gases. Thus, a channel can connect other components, i.e., keep the components "in communication", more particularly "in fluid communication", even more particularly "in liquid communication". Such components include, but are not limited to, liquid-inlet ports and gas-outlet ports.
"미소채널"은 1 밀리미터 미만 1 마이크로미터 초과의 치수를 갖는 채널이다. 추가로, 본원에 사용된 용어 "미소유체"는, 1개 이상의 치수가 1 mm 이하 (미소규모)인 1개 이상의 채널을 통해 유체 이동을 속박하거나 유도하는 구성요소를 지칭한다. 미소유체 채널은 1개 이상의 방향에서 미소규모보다 클 수 있지만, 채널(들)은 적어도 1개의 방향에서 미소규모일 것이다. 일부 예에서, 미소유체 채널의 기하학적 형태는 채널을 통해 유체 유속을 제어하도록 (예를 들어, 채널 높이를 증가시켜 전단을 감소시키도록) 구성될 수 있다. 미소유체 채널은 다양한 기하학적 형태로 형성되어, 채널을 통한 광범위한 유속을 용이하게 할 수 있다. A "microchannel" is a channel having a dimension less than 1 millimeter and greater than 1 micrometer. Additionally, the term "microfluidic" as used herein refers to a component that confines or directs fluid movement through one or more channels having one or more dimensions of 1 mm or less (microscale). The microfluidic channels can be larger than microscale in one or more directions, but the channel(s) will be microscale in at least one direction. In some examples, the geometry of the microfluidic channels can be configured to control the fluid flow rate through the channels (e.g., to increase channel height to reduce shear). The microfluidic channels can be formed in a variety of geometries to facilitate a wide range of flow rates through the channels.
본 발명은 다양한 "미소유체 장치", 예컨대 비제한적으로 미소유체 칩 (예컨대, 도 3a에 도시됨), 관류 매니폴드 조립체 (칩이 없음), 및 미소유체 칩과 맞물린 관류 매니폴드 조립체 (예컨대, 도 3b에 도시됨)를 고려한다. 그러나, 미소유체 장치를 (예를 들어, 점적-대-점적 연결에 의해) 맞물리게 하고 미소유체 장치를 관류시키기 위해 본원에 기재된 방법은 본원에 기재된 미소유체 장치의 특별한 실시양태로 제한되지 않으며, 일반적으로 미소유체 장치, 예를 들어 1개 이상의 미소채널 및 포트를 갖는 장치에 적용될 수 있다.The present invention contemplates a variety of "microfluidic devices", including but not limited to microfluidic chips (e.g., as illustrated in FIG. 3A ), perfusion manifold assemblies (chipless), and perfusion manifold assemblies interdigitated with microfluidic chips (e.g., as illustrated in FIG. 3B ). However, the methods described herein for interdigitating microfluidic devices (e.g., by drop-to-drop connections) and perfusing the microfluidic devices are not limited to any particular embodiment of the microfluidic devices described herein, and may generally be applied to microfluidic devices, such as devices having one or more microchannels and ports.
"안정한 점적"은 그의 의도된 위치로부터 유의한 이동을 경험하지 않는 (예를 들어, 유체 포트와 접촉을 유지하는), 바람직하게는 수초, 더욱 바람직하게는 1분, 훨씬 더 바람직하게는 수분 (2-10분)에 걸쳐 미소유체 장치 상에서 부피 또는 배치에서의 유의한 (>10%) 변화를 경험하지 않는 매질의 점적이다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 점적-대-점적 맞물림 동안에 안정한 점적을 고려한다. 표면은 본래 (예를 들어, 그것이 만들어진 것 때문에) 점적을 안정하게 유지할 수 있거나 또는 안정하게 유지하도록 만들 수 있으며, 이는 점적이 제한된 (또는 지정된) 구역을 벗어나서 자발적으로 팽창 또는 이동하지 않을 것을 의미한다. 안정한 점적은 부피 또는 배치에서 유의한 변화를 경험하지 않는다. 본 발명은 점적의 이러한 공간적 제어, 즉 한정된 공간적 범위 내에서 점적을 유지하고/거나 1개 이상의 영역의 공간적 범위 내에서 점적을 유지하는 것을 고려한다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 점적이 너무 멀리 확장되는 것을 방지하고, 점적이 포트의 중심에 있는 것을 보장하는 (즉, 유체 포트 바로 상부의 구역이 점적에 의해 커버된 채 유지되는 것을 보장하는) 것을 고려한다. 점적이 너무 멀리 확장되거나 퍼지는 것을 방지하는 측면에서, 본 발명은 한 실시양태에서 점적을 1개 이상의 영역의 공간적 범위 내에 유지시키는 것을 고려한다. 특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 조작하는 동안에 점적이 이동하는 (즉, 미소유체 장치 또는 칩이 주변으로 이동하거나 심지어 뒤집어짐에 따라 표면 상에서 굴러다니는) 것을 방지하는 것을 고려한다. 물론, 이러한 이동은 격렬한 진탕없이 고려된다. 특별한 맞물림 절차가 이용되는 경우에 안정한 것으로 확인된 점적은 또 다른 절차 (예를 들어, 더욱 격렬한 절차)가 이용되는 경우에는 불안정한 것으로 확인될 수 있다. A "stable drop" is a drop of medium that does not experience significant movement (e.g., remains in contact with a fluid port) from its intended location, preferably over a period of several seconds, more preferably over a period of one minute, and even more preferably over several minutes (2-10 minutes), and does not experience significant (>10%) change in volume or configuration on the microfluidic device. In a preferred embodiment, the present invention contemplates a stable drop during drop-to-drop engagement. A surface may be inherently (e.g., by virtue of its construction) capable of holding a droplet stable, or may be made to hold a droplet stable, meaning that the droplet will not spontaneously expand or move beyond a confined (or designated) region. A stable droplet does not experience significant change in volume or configuration. The present invention contemplates such spatial control of the droplet, i.e., holding the droplet within a confined spatial extent, and/or holding the droplet within a spatial extent of one or more regions. In a preferred embodiment, the present invention contemplates preventing the droplet from extending too far, and ensuring that the droplet remains centered in the port (i.e., ensuring that the area directly above the fluid port remains covered by the droplet). In terms of preventing the droplet from extending or spreading too far, the present invention contemplates, in one embodiment, maintaining the droplet within the spatial extent of one or more regions. In a particularly preferred embodiment, the present invention contemplates preventing the droplet from moving during manipulation (i.e., rolling around on the surface as the microfluidic device or chip is moved around or even flipped over). Of course, such movement is contemplated without vigorous shaking. A droplet that is found to be stable when a particular engagement procedure is utilized may be found to be unstable when another procedure (e.g., a more vigorous procedure) is utilized.
"제어된 맞물림"은 경로 또는 포트의 적절한 정렬 및 평탄한 점적-대-점적 연결 둘 다를 허용하여 점적 안정성의 손실을 초래하지 않는, 2개의 장치의 맞물림을 지칭한다. 예를 들어 장치가 제자리에 단단히 고정되거나 또는 반대쪽 장치 상의 점적과 맞물리기 전에 만나는 경우에는, 점적 안정성이 상쇄될 것이다.“Controlled engagement” means proper alignment and flatness of the paths or ports. Refers to the interlocking of two devices that allows for both a point-to-point connection and does not result in a loss of point stability. For example, if the devices are rigidly fixed in place or meet before engaging the point on the opposing device, the point stability will be compromised.
발명의 전반적인 설명General description of the invention
한 실시양태에서, 본 발명은 유체가 임의적으로 튜빙없이 제어가능한 유속으로 유체 저장소로부터 미소유체 장치의 포트로 들어가도록 관류 매니폴드 조립체와 (바람직하게는 탈착가능하게) 연결된, 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치의 관류를 허용하는 상기 관류 매니폴드 조립체를 고려한다. 한 실시양태에서 (도 1a, 1b 및 1c에 도시된 바와 같이), 관류 매니폴드 조립체 (10)는 i) 1개 이상의 유체 저장소의 상부로서 작용하도록 구성된 커버 또는 덮개 (11), ii) 1개 이상의 유체 저장소 (12), iii) 상기 유체 저장소(들) 아래에 있는 캡핑 층 (13), iv) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는, 저항기를 포함하는 유체 백플레인 (14), 및 v) 바람직하게는 캐리어 (17)에 위치하는 미소유체 장치 (16) 또는 칩과 맞물리기 위한 돌출 부재 또는 스커트 (15)를 포함하고, 상기 칩은 1개 이상의 미소채널 (1)을 갖고 1개 이상의 포트 (2)와 유체 소통한다. 조립체는 덮개 또는 커버를 갖거나 갖지 않고 사용될 수 있다. 다른 실시양태 (하기에서 논의됨)에는 스커트 또는 돌출 부재가 결여되어 있다. 한 실시양태에서, 캐리어 (17)는 탭 또는 다른 그립핑 플랫폼 (18), 유지 기구, 예컨대 클립 (19), 및 칩의 영상화를 위한 시각화 컷아웃 (20)을 포함한다. 컷아웃 (20)은 캐리어 (예를 들어, 관류 매니폴드 조립체 또는 "포드"와 맞물리거나 또는 맞물리지 않은 캐리어)를 현미경 또는 다른 검사 장치 상에 설치하는 것을 가능하게 하여, 캐리어로부터 칩을 제거할 필요없이 칩을 관찰할 수 있다. 한 실시양태에서, 유체 저항기는 일련의 스위치백 또는 구불구불한 유체 채널을 포함한다. 도 32는 유체 저항기 채널 (32a) 및 칩 맞물림 부조 (32c) 또는 포트를 도시하는, 백플레인의 한 실시양태의 개선된 개략도를 도시한다. 미국 가출원 일련 번호 62/024,361 및 62/127,438 (PCT/US2015/040026으로 되었고, 본원에 참고로 포함됨, 특히 저항기, 저항기 디자인, 및 압력에 대한 논의가 본원에 참고로 포함됨)에 더욱 상세히 기재된 바와 같은 다양한 유체 저항기 디자인이 고려된다. 한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 플라스틱으로 제조되고, 일회용품이며, 즉 미소유체 장치에 도킹되어 이를 관류시킨 후에 처분된다. 본 발명이 "일회용품" 실시양태를 고려하지만, 부재는 (대안적으로) 재사용가능하다 (예를 들어, 비용을 고려함).In one embodiment, the present invention contemplates a perfusion manifold assembly (preferably removably) connected to a microfluidic device, such as an organ on a chip microfluidic device comprising cells that mimic cells present in an organ in the body or that mimic at least one function of an organ, such that the perfusion manifold assembly allows fluid to flow from a fluid reservoir into a port of the microfluidic device, optionally without tubing, at a controllable flow rate. In one embodiment (as illustrated in FIGS. 1a, 1b, and 1c), a perfusion manifold assembly (10) comprises i) a cover or lid (11) configured to act as an upper portion of one or more fluid reservoirs, ii) one or more fluid reservoirs (12), iii) a capping layer (13) disposed beneath said fluid reservoir(s), iv) a fluid backplane (14) comprising a resistor, and in fluid communication with said fluid reservoir(s) beneath said fluid reservoir(s), and v) a protrusion or skirt (15) for engaging with a microfluidic device (16) or chip, preferably positioned in a carrier (17), said chip having one or more microchannels (1) and in fluid communication with one or more ports (2). The assembly can be used with or without the lid or lid. Other embodiments (discussed below) lack the skirt or protrusion. In one embodiment, the carrier (17) includes a tab or other gripping platform (18), a retention mechanism, such as a clip (19), and a visualization cutout (20) for imaging the chip. The cutout (20) allows the carrier (e.g., engaged or not with a perfusion manifold assembly or “pod”) to be mounted on a microscope or other inspection device, allowing the chip to be viewed without having to remove the chip from the carrier. In one embodiment, the fluidic resistor includes a series of switchback or tortuous fluidic channels. FIG. 32 depicts an improved schematic of one embodiment of a backplane, illustrating the fluidic resistor channels (32a) and the chip engagement reliefs (32c) or ports. Various fluid resistor designs are contemplated, such as those more fully described in U.S. Provisional Patent Application Serial Nos. 62/024,361 and 62/127,438 (PCT/US2015/040026, incorporated herein by reference, particularly with respect to the discussions of resistors, resistor design, and pressure). In one embodiment, the perfusion manifold assembly is made of plastic and is disposable, i.e., disposed of after docking to and perfusing the microfluidic device. While the present invention contemplates a "disposable" embodiment, the components are (alternatively) reusable (e.g., for cost considerations).
한 실시양태에서, 미소유체 장치 (예를 들어, 칩) (16)를 관류 매니폴드 조립체 (10)와 맞물리기 전에 먼저 캐리어 (17) (예를 들어, 칩 캐리어)에 설치할 수 있거나, 또는 조립체와 직접적으로 맞물리게 할 수 있다. 어느 경우에나, 미소유체 장치와 매니폴드의 (임의적인) 탈착가능한 연결은 a) 공기가 미소채널로 들어가는 것을 방지하거나, 또는 b) 바람직하기 않은 공기가 시스템으로부터 제거되거나 배기되는 길을 제공해야 한다. 실제로, 공기 제거는 일부 실시양태에서 칩 부착 동안 및 미소유체 장치 사용 동안 모두에서 필요할 수 있다.In one embodiment, the microfluidic device (e.g., chip) (16) may be first mounted in a carrier (17) (e.g., a chip carrier) prior to being mated with the perfusion manifold assembly (10), or may be mated directly with the assembly. In either case, the (optionally) releasable connection of the microfluidic device to the manifold should either a) prevent air from entering the microchannels, or b) provide a way for undesirable air to be removed or vented from the system. Indeed, air removal may be required both during chip attachment and during use of the microfluidic device in some embodiments.
공기가 미소채널에 들어가는 것을 방지하기 위한 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 "점적-대-점적" "칩-대-카트리지" 연결을 이용하여 탈착가능하게 연결된다. 이 실시양태에서, 미소유체 장치의 주입 포트는 그로부터 돌출된 점적 (22)을 갖고 (도 15a), 상기 장치와 맞물리기 위한 관류 매니폴드 조립체 또는 "카트리지" (10)의 표면은 상응하는 점적 (23)을 갖는다. 상기 둘이 함께 만난 후 (도 15b), 점적들이 융합되어 채널로의 공기 도입없이 유체 소통이 가능해진다. 한 실시양태에서, 칩 캐리어는 "점적-대-점적" 연결을 방해하지 않도록 고안된다. 예를 들어, 캐리어는 한 실시양태에서 미소유체 장치의 측면을 둘러싸지만, 그의 접합 표면 (21)은 둘러싸지 않는다. 도 15a는 스커트가 없는 관류 매니폴드 (10)를 도시하며, 미소유체 장치 또는 칩은 관류 매니폴드의 (측면에서가 아니라) 아래에서 맞물린다는 것을 주목해야 한다. In one embodiment to prevent air from entering the microchannels, the microfluidic devices are releasably connected using a "drop-to-drop" "chip-to-cartridge" connection. In this embodiment, the injection port of the microfluidic device has a droplet (22) protruding therefrom ( FIG. 15a ), and the surface of a perfusion manifold assembly or "cartridge" (10) for engagement with the device has a corresponding droplet (23). After the two come together ( FIG. 15b ), the drops fuse, allowing fluid communication without introducing air into the channels. In one embodiment, the chip carrier is designed so as not to interfere with the "drop-to-drop" connection. For example, the carrier surrounds the side of the microfluidic device in one embodiment, but does not surround its mating surface (21). Note that FIG. 15a depicts a perfusion manifold (10) without a skirt, and that the microfluidic device or chip is engaged from below (rather than from the side) of the perfusion manifold.
본 발명이 미소유체 장치를 탈착가능하게 연결시키는 한 가지 방식만으로 제한되지 않는 것으로 의도된다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포의 하나 이상의 기능을 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치는 점적 (22)이 위로 돌출되도록 하여 측면에서 (도 16a) 또는 아래에서 (도 16b) 조립체에 접근하는 반면에, 조립체 (또는 다른 유형의 유체 공급원) 상의 상응하는 점적 (23)은 아래로 돌출된다. 미소유체 장치 (또는 장치 캐리어)는 사이드 트랙 (25) 또는 다른 가이드 기구와 맞물리도록 구성된 부분 (24)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치는 점적이 아래로 돌출되도록 하여 위에서 조립체에 접근하는 반면에, 조립체 상의 상응하는 점적은 위로 돌출된다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치는 측면에서 조립체에 접근하고, 힌지, 소켓, 또는 다른 피벗 지점 (26)에서 피벗 (도 16d, 화살표 참고)에 의해 위치화된다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 미소유체 장치는 점적이 위로 돌출되도록 하여 오디오 카세트 또는 CD의 방식으로 맞물리는 반면에, 조립체 상의 상응하는 점적은 아래로 돌출되며, 여기서 측면 이동 및 상향 이동이 조합된다 (도 16b-16c).It is not intended that the present invention be limited to only one way in which microfluidic devices can be releasably connected. In one embodiment, a microfluidic device, such as an organ-on-a-chip microfluidic device that mimics one or more functions of cells in an organ of the body, or that includes cells that mimic at least one function of an organ, is accessed from the side (FIG. 16A) or from below (FIG. 16B) such that a droplet (22) protrudes upward, while a corresponding droplet (23) on the assembly (or other type of fluid source) protrudes downward. The microfluidic device (or device carrier) may include a portion (24) configured to engage a side track (25) or other guide mechanism. In another embodiment, a microfluidic device, such as an organ-on-a-chip microfluidic device that mimics cells in an organ of the body, or that includes cells that mimic at least one function of an organ, is accessed from the top such that a droplet protrudes downward, while a corresponding droplet on the assembly protrudes upward. In yet another embodiment, a microfluidic device, such as an organ-on-a-chip microfluidic device comprising cells that mimic cells found in an organ of the body or that mimic at least one function of an organ, approaches the assembly from the side and is positioned by a pivot (see FIG. 16d , arrow) at a hinge, socket, or other pivot point (26). In yet another embodiment, the microfluidic device is engaged in the manner of an audio cassette or CD such that the droplets protrude upward, while the corresponding droplets on the assembly protrude downward, wherein the lateral and upward movements are combined (FIGS. 16b-16c).
한 실시양태에서, 미소유체 장치 (16)는 미소유체 장치, 예컨대 칩 상의 장기 장치를 일시적으로 제자리에서 "잠그는" 클립핑 기구에 의해 관류 매니폴드 조립체 (10)와 탈착가능하게 연결된다 (도 4a, 4b, 4c 및 4d). 한 실시양태에서, 클립핑 또는 "스냅 핏팅"은 미소유체 장치 (16)를 위치시킬 때 유지 기구로서 작용하는 캐리어 (19) 상의 돌출부와 관련이 있다. 한 실시양태에서, 클립핑 기구는 레고™ 칩의 인터로킹 플라스틱 디자인과 유사하며, 스트레이트-다운 클립, 마찰 결합, 방사상-압축 결합 또는 이들의 조합을 포함한다. 그러나, 또 다른 실시양태에서, 미소유체 장치 또는 더욱 바람직하게는 미소유체 장치 (16)를 포함하는 캐리어 (17)가 가이드 레일, 사이드 슬롯, 내부 또는 외부 트랙 (25), 또는 (예를 들어, 기계 또는 손에 의해) 제 위치로 전달됨에 따라 장치를 위한 안정한 활공 통로를 제공하는 다른 기구 상에서 관류 매니폴드 조립체 (또는 카트리지)와 맞물린 후에만 클립핑 기구가 촉발된다. 가이드 레일, 사이드 슬롯, 내부 또는 외부 트랙 (25) 또는 다른 기구는 엄격히 선형일 수 있지만 반드시 그런 것은 아니고, 관류 매니폴드 조립체 (10)의 메인 바디에 부착된 돌출 부재 또는 스커트 (15)에 위치할 수 있다. 한 실시양태에서, 가이드 레일 (25) (또는 사이드 슬롯, 내부 또는 외부 트랙 또는 다른 기구)의 출발 부분은 보다 용이한 초기 위치화를 위해 보다 큰 개구를 제공하는 각진 슬라이드 (27)에 이어서, 선형 또는 본질적으로 선형인 부분 (28)을 포함한다. 한 실시양태에서, 달리 선형인 (또는 본질적으로 선형인) 가이드 레일 (25) (또는 사이드 슬롯, 내부 트랙 또는 다른 기구)의 말단 부분 (29) (조립체의 상응하는 포트에 가까움)은 위쪽으로 각져 있어서 (또는 곡선이어서)(도 16b), 선형 이동 (예를 들어, 초기) 및 상향 이동을 조합하여 연결을 달성하게 한다. In one embodiment, the microfluidic device (16) is removably connected to the perfusion manifold assembly (10) by a clipping mechanism that temporarily "locks" the microfluidic device, such as an organ device on a chip, in place (FIGS. 4A, 4B, 4C and 4D). In one embodiment, the clipping or "snap fit" involves protrusions on the carrier (19) that act as a retaining mechanism when positioning the microfluidic device (16). In one embodiment, the clipping mechanism is similar to the interlocking plastic design of LEGO™ chips and includes straight-down clips, friction fit, radial-compression fit, or a combination thereof. However, in another embodiment, the clipping mechanism is triggered only after the microfluidic device, or more preferably the carrier (17) comprising the microfluidic device (16), has engaged the perfusion manifold assembly (or cartridge) on the guide rail, side slot, inner or outer track (25), or other mechanism that provides a stable gliding path for the device as it is moved into position (e.g., by machine or by hand). The guide rail, side slot, inner or outer track (25) or other mechanism may be strictly linear, but is not necessarily so, and may be located on a protruding member or skirt (15) attached to the main body of the perfusion manifold assembly (10). In one embodiment, the starting portion of the guide rail (25) (or side slot, inner or outer track or other mechanism) comprises a linear or essentially linear portion (28) followed by an angled slide (27) that provides a larger opening for easier initial positioning. In one embodiment, the distal portion (29) (proximate the corresponding port in the assembly) of an otherwise linear (or essentially linear) guide rail (25) (or side slot, inner track or other mechanism) is angled upward (or curved) (FIG. 16b) to achieve connection by combining linear (e.g., initial) and upward movement.
몇몇 실시양태에서, 점적이 그들의 기판의 이동 또는 뒤집어진 배향의 임의의 기간에도 불구하고 그들의 상응하는 유체 포트에서 제자리에 유지되는 것이 중요하다. 또한, 예를 들어 점적-대-점적 과정이 맞물림 과정의 속도와 무관하게 일정하도록 점적이 그들의 크기를 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 안정한 점적을 제공하는 디자인 및 방법을 고려한다. 안정한 점적은 수성 뿐만 아니라 비수성 액체에 대해 고려된다. 본 발명자들이 수성 점적에 대한 일반성을 상실하지 않고 본 발명의 실시예에 집중하지만, 관련 기술분야에 친숙한 자라면 상기 실시예, 특히 액체의 습윤 특성에 근거한 친수성 및 소수성 영역 또는 물질의 사용을 적합화할 수 있어야 한다. 일부 실시양태에서, 제1 영역을 제2 영역으로 둘러쌈으로써 기판의 제1 영역 내로 점적을 제한할 수 있고, 여기서 제2 영역은 소수성이다 (또는 더욱 일반적으로 점적의 액체에 의한 습윤에 대항하는 경향이 있음). 상기 제2 영역은, 포함되는 1개 이상의 소수성 물질 (예를 들어, PTFE, FEP, 특정 등급의 나일론 등)의 선택, 표면 처리 (예를 들어, 플라즈마 처리, 화학 처리, 잉크 처리), 개스킷 (예를 들어, 필름, o-링, 접착제 개스킷)의 사용, 기판의 다른 영역 중 적어도 1개의 처리 동안 마스킹, 또는 이들의 조합에 의해 소수성이 될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 영역을 기하학적 특징부로 둘러쌈으로써 기판의 제1 영역 내로 점적을 제한할 수 있다. 일부 실시양태에서, 기하학적 특징부는 융기부 또는 오목부일 수 있다. 이론에 구애되지 않고, 이러한 특징부는 예를 들어 점적의 표면을 "피닝(pinning)"함으로써 점적의 표면 층과 (및 상응하게는 점적의 표면 장력과) 상호작용하는 그들의 엣지를 이용하여 점적을 제한하도록 작용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 점적은 제1 영역이 소수성 (또는 더욱 일반적으로 점적의 액체에 의한 습윤에 대한 경향)이 되도록 적합화함으로써 기판의 제1 영역을 커버하도록 제한될 수 있다. 상기 제1 영역은 포함되는 1개 이상의 친수성 물질 (예를 들어, PMMA, PLA)의 선택, 표면 처리 (예를 들어, 플라즈마 처리, 화학 처리, 잉크 처리), 개스킷 (예를 들어, 필름, o-링, 접착제 개스킷)의 사용, 기판의 다른 영역 중 적어도 1개의 처리 동안 마스킹, 또는 이들의 조합에 의해 친수성이 될 수 있다. In some embodiments, it is important that the droplets remain in place in their corresponding fluid ports despite any period of movement or inversion of their substrate. It is also desirable that the droplets maintain their size, for example, so that the drop-to-drop process is constant regardless of the speed of the engagement process. Accordingly, the present invention contemplates designs and methods that provide stable droplets. Stable droplets are contemplated for aqueous as well as non-aqueous liquids. While the inventors have focused on embodiments of the present invention without loss of generality for aqueous droplets, those familiar with the art will be able to adapt the embodiments, particularly the use of hydrophilic and hydrophobic regions or materials based on the wetting properties of the liquid. In some embodiments, the droplet can be confined to a first region of the substrate by surrounding the first region with a second region, wherein the second region is hydrophobic (or more generally tends to resist wetting of the droplet by the liquid). The second region can be rendered hydrophobic by selection of one or more hydrophobic materials included (e.g., PTFE, FEP, certain grades of nylon, etc.), a surface treatment (e.g., a plasma treatment, a chemical treatment, an ink treatment), use of a gasket (e.g., a film, an o-ring, an adhesive gasket), masking during the treatment of at least one of the other regions of the substrate, or a combination thereof. In some embodiments, the first region can be confined to the first region of the substrate by surrounding the first region with geometric features. In some embodiments, the geometric features can be elevations or depressions. Without being bound by theory, such features can act to confine the droplet by utilizing their edges to interact with a surface layer of the droplet (and correspondingly with the surface tension of the droplet), for example, by "pinning" the surface of the droplet. In some embodiments, the droplet can be restricted to cover a first region of the substrate by adapting the first region to be hydrophobic (or more generally, prone to wetting by the liquid of the droplet). The first region can be rendered hydrophilic by selection of one or more hydrophilic materials included (e.g., PMMA, PLA), a surface treatment (e.g., plasma treatment, chemical treatment, ink treatment), use of a gasket (e.g., a film, o-ring, adhesive gasket), masking during treatment of at least one other region of the substrate, or a combination thereof.
한 실시양태에서, 미소유체 장치의 접합 표면 (21) (또는 포트 개구부에 인접한 적어도 그의 일부분)은 소수성이거나 또는 소수성으로 된다 (또는 플라즈마 처리 동안에 마스크로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지함). 한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체 또는 카트리지의 접합 표면 (또는 포트 개구부에 인접한 적어도 그의 일부분)은 소수성이거나 또는 소수성으로 된다 (또는 플라즈마 처리 동안에 마스크로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지함). 한 실시양태에서, 미소유체 장치의 접합 표면 (또는 포트 개구부에 인접한 적어도 그의 일부분) 및 관류 매니폴드의 접합 표면 (또는 포트 개구부에 인접한 적어도 그의 일부분) 둘 다 소수성이거나 또는 소수성으로 된다 (또는 플라즈마 처리 동안에 마스크로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지함).In one embodiment, the bonding surface (21) of the microfluidic device (or at least a portion thereof adjacent the port opening) is hydrophobic or is rendered hydrophobic (or is masked to prevent it from becoming hydrophilic during the plasma treatment). In one embodiment, the bonding surface of the perfusion manifold assembly or cartridge (or at least a portion thereof adjacent the port opening) is hydrophobic or is rendered hydrophobic (or is masked to prevent it from becoming hydrophilic during the plasma treatment). In one embodiment, both the bonding surface of the microfluidic device (or at least a portion thereof adjacent the port opening) and the bonding surface of the perfusion manifold (or at least a portion thereof adjacent the port opening) are hydrophobic or are rendered hydrophobic (or is masked to prevent it from becoming hydrophilic during the plasma treatment).
캐리어의 이점은 관류 매니폴드 조립체와의 탈착가능한 연결 동안에 미소유체 장치의 표면과 접촉할 필요가 없다는 것이다. 캐리어는 미소유체 장치 (16)의 접합 표면 (21)과 접촉하지 않고 캐리어 (18)를 그립핑하기 위한 플레이트, 플랫폼, 핸들 또는 다른 기구를 가질 수 있다. 유지 기구 (19)는 관류 매니폴드 조립체의 1개 이상의 부분, 및 더욱 바람직하게는 관류 매니폴드 조립체의 스커트와 맞물려 "스냅 핏"을 제공하는 돌출부, 후크, 걸쇠 또는 립을 포함할 수 있다.An advantage of the carrier is that it need not contact the surfaces of the microfluidic device during its releasable connection with the perfusion manifold assembly. The carrier may have a plate, platform, handle or other mechanism for gripping the carrier (18) without contacting the mating surface (21) of the microfluidic device (16). The retaining mechanism (19) may include a protrusion, hook, latch or lip that engages with one or more portions of the perfusion manifold assembly, and more preferably the skirt of the perfusion manifold assembly, to provide a "snap fit."
다른 실시양태에서 (도 27, 28 및 29), 1개 이상의 개스킷을 사용하여 공기 (예를 들어, 미소유체 장치와 관류 매니폴드 조립체의 탈착가능한 연결 때문에 도입된 임의의 공기)를 배기시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 버블을 포획할 수 있고 (이로써 그들의 영향을 제한할 수 있고), 대안적인 실시양태에서, 버블을 배기시킬 수 있다. 한 가지 방법은 소수성 배기 물질 (성형된 또는 시트)을 사용하는 것을 포함한다. 예를 들어, 소수성 배기 물질은 PTFE, PVDF, 소수성 등급의 나일론, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 배기는 높은 기체 투과성을 나타내는 물질 (예를 들어, PDMS)을 사용함으로써 달성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 배기는 다공성 물질, 예를 들어 소결된 물질, 다공성 막 (예를 들어, 트랙-에칭된 막, 섬유-기재 막), 연속 기포형 발포체, 또는 이들의 조합물을 사용함으로써 달성될 수 있다. 바람직한 접근법에서, 공기가 배기된 (또는 배기중인) 개스킷으로부터 방출된다. 일부 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체 또는 미소유체 장치는 원치않는 기체가 방출되는 통로를 제공하도록 적합화된 배기구를 포함한다. In other embodiments (FIGS. 27, 28, and 29), one or more gaskets can be used to vent air (e.g., any air introduced due to the releasable connection of the microfluidic device to the perfusion manifold assembly). In one embodiment, bubbles can be captured (and thus their impact limited), and in alternative embodiments, bubbles can be vented. One approach involves using a hydrophobic venting material (either molded or sheet). For example, the hydrophobic venting material can comprise PTFE, PVDF, hydrophobic grades of nylon, or combinations thereof. In some embodiments, venting can be accomplished by using a material that exhibits high gas permeability (e.g., PDMS). In other embodiments, venting can be accomplished by using a porous material, such as a sintered material, a porous membrane (e.g., track-etched membrane, fiber-based membrane), an open-celled foam, or combinations thereof. In a preferred approach, air is released from the vented (or venting) gasket. In some embodiments, the perfusion manifold assembly or microfluidic device includes an exhaust port adapted to provide a passage through which unwanted gases are released.
미소유체 장치 (또는 "칩")가 관류 매니폴드 조립체에 도킹되면, 조립체-칩 조합물을 인큐베이터 (31) (전형적으로 실온보다 높은 온도, 예를 들어 37℃로 설정됨), 또는 더욱 바람직하게는 다수개의 조립체-칩 조합물을 지탱할 수 있는 배양 모듈 (30)에 설치할 수 있으며, 상기 배양 모듈은 인큐베이터 선반에 들어맞도록 구성된다 (도 5 참고). 이는 한 번에 여러 개의 (예를 들어, 5, 10, 20, 30, 40, 50개 이상의) 미소유체 장치를 용이하게 취급하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 배양 모듈이 9개의 조립체-칩 조합물을 포함하고, 인큐베이터가 6 내지 9개의 배양 모듈에 대한 크기를 갖는 경우, 54 내지 81개의 "칩 상의 장기"를 단일 인큐베이터에서 취급할 수 있다 (도 5 및 도 8). 또 다른 예에서, 배양 모듈이 12개의 조립체-칩 조합물을 포함하고, 인큐베이터가 4 내지 6개의 배양 모듈에 대한 크기를 갖는 경우, 48 내지 72개의 "칩 상의 장기"를 단일 인큐베이터에서 취급할 수 있다. 칩으로의 유체 연결을 파괴하지 않고도 관류 매니폴드를 용이하게 제거하여 배양 모듈에 삽입할 수 있다. 한 실시양태에서, 배양 모듈은 인큐베이터에 두지 않더라도 실온보다 높은 온도, 예를 들어 37℃를 유지할 수 있다.Once the microfluidic devices (or "chips") are docked to the perfusion manifold assembly, the assembly-chip combination can be installed in an incubator (31) (typically set to a temperature greater than room temperature, e.g., 37°C), or more preferably, in a culture module (30) capable of supporting multiple assembly-chip combinations, said culture module being configured to fit into an incubator shelf (see FIG. 5 ). This allows for easy handling of multiple (e.g., 5, 10, 20, 30, 40, 50, or more) microfluidic devices at one time. For example, where the culture module comprises nine assembly-chip combinations and the incubator is sized for six to nine culture modules, then from 54 to 81 "organs-on-chip" can be handled in a single incubator ( FIGS. 5 and 8 ). In another example, where the culture module comprises 12 assembly-chip combinations and the incubator is sized for 4 to 6 culture modules, 48 to 72 "organs-on-a-chip" can be handled in a single incubator. The perfusion manifold can be easily removed and inserted into the culture module without disrupting the fluidic connections to the chip. In one embodiment, the culture module can be maintained at a temperature greater than room temperature, for example, 37° C., even when not placed in an incubator.
한 실시양태에서 (도 6), 배양 모듈 (30)은 조립체-칩 조합물을 위치시키기 위한 제거가능한 트레이 (32), 압력 표면 (33), 및 압력 제어기 (34)와 함께 다양한 부재의 이동을 제어하기 위한 임의적인 사용자 접속부 (46)를 포함한다. 한 실시양태에서, 트레이 (32)는 슬라이딩할 수 있다. 한 실시양태에서, 트레이를 배양 모듈 상에 위치시키고, 트레이를 트레이 기구 (35)를 통해 위로 이동시켜 배양 모듈의 압력 표면 (33)과 맞물리게 하며, 즉 관류 매니폴드 조립체 (10)의 커버 또는 덮개 (11)가 배양 모듈 (30)의 압력 표면과 맞물린다. 트레이 기구에 의한 단일 동작에 의해 다중 관류 조립체 (10)를 압력 제어기에 부착시킬 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 트레이를 배양 모듈 상에 위치시키고, 배양 모듈 (30)의 압력 표면을 아래로 이동시켜 트레이 (32), 즉 관류 매니폴드 조립체 (10)의 커버 또는 덮개 (11)와 맞물리게 한다. 어느 경우에나, 한 실시양태에서 (도 2a 및 2b), 커버 또는 덮개는 배양 모듈의 압력 표면 (33) 상의 상응하는 압력 지점에 의해 맞물리는 포트, 예컨대 관통-구멍 포트 (36)를 포함한다. 이들 포트 (36)는 맞물릴 때 커버를 통해서 그리고 개스킷 (37)을 통해서 인가된 압력을 내부로 전달하고, 관류 매니폴드 조립체 (10)의 저장소 (12)에 있는 유체에 압력을 인가한다. 따라서, 이 실시양태에서, 압력이 덮개 (11) 및 덮개 밀봉부를 통해 저장소(들)에 대해 인가된다. 예를 들어, 1 kPa이 인가될 때, 이 공칭 압력은 한 실시양태에서 대략 30-40 uL/hr의 유속을 생성한다. 대안적으로, 이들 포트 (36)는 맞물릴 때 개스킷과 접촉하도록 커버 상에서 내부로 이동한다 (즉, 포트가 본질적으로 플런저와 같이 작용함).In one embodiment (FIG. 6), the culture module (30) includes a removable tray (32) for positioning the assembly-chip assembly, a pressure surface (33), and optional user interfaces (46) for controlling movement of the various elements, together with a pressure controller (34). In one embodiment, the tray (32) is slidable. In one embodiment, the tray is positioned on the culture module and the tray is moved upwardly via the tray mechanism (35) such that it engages the pressure surface (33) of the culture module, i.e., the cover or lid (11) of the perfusion manifold assembly (10) engages the pressure surface of the culture module (30). Multiple perfusion assemblies (10) can be attached to the pressure controller by a single motion by the tray mechanism. In another embodiment, the tray is positioned on the culture module and the pressure surface of the culture module (30) is moved downward such that it engages the tray (32), i.e., the cover or lid (11) of the perfusion manifold assembly (10). In either case, in one embodiment (FIGS. 2A and 2B), the cover or lid includes ports, such as through-hole ports (36), that engage with corresponding pressure points on the pressure surface (33) of the culture module. These ports (36) transmit the applied pressure internally through the cover and through the gasket (37) when engaged, thereby applying pressure to the fluid in the reservoirs (12) of the perfusion manifold assembly (10). Thus, in this embodiment, pressure is applied to the reservoirs (12) through the cover (11) and the lid seal. For example, when 1 kPa is applied, this nominal pressure produces a flow rate of approximately 30-40 uL/hr in one embodiment. Alternatively, these ports (36) move inwardly on the cover so as to contact the gasket when engaged (i.e., the ports essentially act like plungers).
도 8a는 관류 일회용품 (10)을 배양 모듈로 수송 및 삽입하기 위한 트레이 (또는 랙) (32) 및 서브-트레이 (또는 네스트)를 도시하는, 배양 모듈 (30)의 또 다른 실시양태의 개략도이며, 상기 배양 모듈은 트레이를 수용하기 위해 하우징에 있는 2개의 개구부 (48, 49), 및 관류 일회용품 맞물림 및 압력 인가의 과정을 제어하기 위한 사용자 접속부 (46)를 갖는다. 전형적인 인큐베이터 (도시되지 않음)는 6개 이하의 모듈 (30)을 지탱할 수 있다. 도 8b는 도 8a와 동일한 실시양태의 개략도이지만, 2개의 트레이 (또는 랙) (32)가 공정 제어를 위한 사용자 접속부 (46) (예를 들어, LCD 스크린)를 갖는 압력 모듈 (30)의 하우징 (53)의 2개의 개구부 (48, 49)에 삽입되어 있다.FIG. 8a is a schematic drawing of another embodiment of a culture module (30) showing trays (or racks) (32) and sub-trays (or nests) for transporting and inserting perfusion disposables (10) into the culture module, the culture module having two openings (48, 49) in the housing for receiving the trays, and a user interface (46) for controlling the process of engaging and pressurizing the perfusion disposables. A typical incubator (not shown) can support up to six modules (30). FIG. 8b is a schematic drawing of the same embodiment as FIG. 8a, but with two trays (or racks) (32) inserted into two openings (48, 49) in the housing (53) of the pressure module (30) which has a user interface (46) (e.g., an LCD screen) for process control.
도 9a는 압력 매니폴드 (50)가 개방된 위치로 있고, 트레이 또는 랙 (32), 서브-트레이 또는 네스트 (47), 관류 일회용품 (10)이 압력 매니폴드 (50) 아래에 위치하지만 그와 맞물리지 않았으며 (그들을 제거하기에 충분한 간격을 가짐), 작동 조립체 (51)가 기압식 실린더 (52)를 위에 포함하는, 모듈의 한 실시양태의 내부 (즉, 하우징이 제거되었음)의 개략도이다.FIG. 9a is a schematic diagram of the interior of one embodiment of a module (i.e., with the housing removed) wherein the pressure manifold (50) is in the open position, the tray or rack (32), the sub-tray or nest (47), the perfusion disposable (10) is positioned below the pressure manifold (50) but not engaged therewith (with sufficient clearance to allow for their removal), and the actuating assembly (51) includes the pneumatic cylinder (52) thereabove.
도 9b는 압력 매니폴드 (50)가 밀폐된 위치로 있고, 트레이 또는 랙 (32), 서브-트레이 또는 네스트 (47), 관류 일회용품 (10)이 압력 매니폴드 (50) 아래에 위치하고 그와 맞물려 있으며, 작동 조립체 (51)가 기압식 실린더 (52)를 위에 포함하는, 모듈의 한 실시양태의 내부 (즉, 하우징이 제거되었음)의 개략도이다. 배지 관류가 요구되거나 필요한 동안에 압력 매니폴드 (50)가 모든 관류 일회용품 (10)을 동시에 맞물리게 한다. 칩 (16)의 상부 및 하부 채널에서 유속의 독립적인 제어가 달성될 수 있다. 필요에 따라 영상화 또는 다른 작업을 위해 트레이 (32) 또는 네스트 (47)를 제거하기 위해 (복잡한 유체 분리 없이) 압력 매니폴드 (50)를 분리할 수 있다. 한 실시양태에서, 압력 매니폴드 (50)를 다수개의 관류 매니폴드 조립체로부터 동시에 분리할 수 있다. 한 실시양태에서, 관류 일회용품 (10)을 네스트 (47)에 단단하게 고정시키지 않고, 이들을 압력 매니폴드 (50)에 대해 가깝게 위치시킬 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 압력 매니폴드 (50)에서 통합된 정렬 특징부는 각각의 관류 일회용품 (10)을 위한 가이드를 제공한다.FIG. 9b is a schematic diagram of the interior of one embodiment of a module (i.e., with the housing removed) wherein the pressure manifold (50) is in a closed position, the trays or racks (32), the sub-trays or nests (47), the perfusion disposables (10) are positioned below and engaged with the pressure manifold (50), and the actuation assembly (51) includes a pneumatic cylinder (52) thereon. The pressure manifold (50) simultaneously engages all of the perfusion disposables (10) while media perfusion is desired or needed. Independent control of flow rates in the upper and lower channels of the chip (16) can be achieved. The pressure manifold (50) can be detached (without complex fluid separation) to remove the trays (32) or nests (47) for imaging or other operations, as needed. In one embodiment, the pressure manifold (50) can be detached from multiple perfusion manifold assemblies simultaneously. In one embodiment, the perfusion disposables (10) can be positioned in proximity to the pressure manifold (50) without being rigidly secured to the nest (47). In a preferred embodiment, the alignment features incorporated in the pressure manifold (50) provide a guide for each perfusion disposable (10).
한 실시양태에서, 커버 또는 덮개는 폴리카르보네이트로 제조된다. 한 실시양태에서, 각각의 관통-구멍 포트는 여과기 (38) (예를 들어, 0.2um 여과기)와 회합된다. 한 실시양태에서, 여과기는 커버 아래에 위치한 개스킷에 있는 구멍 (39)에 대해 정렬된다.In one embodiment, the cover or lid is made of polycarbonate. In one embodiment, each through-hole port is associated with a filter (38) (e.g., a 0.2 um filter). In one embodiment, the filter is aligned with a hole (39) in a gasket located beneath the cover.
1개 이상의 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치의 관류 및 임의적으로 기계적 작동을 가능하게 하는, 압력 매니폴드를 포함하는 배양 모듈이 고려된다. 도 10a는 몇 개의 PD 맞물림 위치 (이 경우에는 6개의 맞물림 위치)를 갖는 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 도 10b는 스프링 셔틀 (55), 밸브 밀봉부 (56) 및 정렬 특징부 (57) (PD가 매니폴드와 정렬되도록 함)를 강조하는, 압력 매니폴드 (50)의 맞물림면 (54)의 확대된 부분을 도시한다. 스프링 셔틀은 압력 매니폴드가 특별한 PD 맞물림 위치에서 PD의 존재를 감지할 수 있게 하는 임의적인 수단이다. 특정한 실시양태에서, PD가 존재하면 스프링 셔틀이 눌러지고, 상기 셔틀이 압력 매니폴드 내에 배치된 1개 이상의 밸브를 개방시켜, PD로 압력 또는 유체 흐름의 적용을 가능하게 한다. 또한, PD가 부재하면, 셔틀이 눌러지지 않고, 밸브가 밀폐된 채로 유지되며; 이는 압력 또는 유체 누출을 방지하도록 의도된다. 도시된 밸브 밀봉부는 PD에서의 상응하는 특징부 및 존재하는 경우 압력 덮개에 대해 압력 및/또는 유체 밀봉을 형성하도록 적합화된다. 도 10c는 덮개 압축기 (58), 밸브 밀봉부 (56) 및 정렬 특징부 (57) (PD가 매니폴드와 정렬되도록 함)를 강조하는 확대된 부분을 따라 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 또 다른 실시양태의 개략도이다. 덮개 압축기는 압력 덮개와 저장소 사이의 압력 및/또는 유체 밀봉의 유지를 정립하는 것을 보조하기 위해 압력 덮개 상에 힘을 인가할 수 있다. 한 실시양태에서, 덮개 압축기는 스프링, 엘라스토머성 물질, 기압식 작동기 또는 이들의 조합물을 포함하고, 이는 상기 압력 및/또는 유체 밀봉을 유지하기 위해 필요한 힘에 상응하는 힘을 인가하도록 선택되고 크기를 가질 수 있다. 도 10d는 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 측면 개략도이다. 도 10e는 대향면 (67)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 도 10f는 (여러 개 중에서) 1개의 스프링 캐리어 (70) 및 스프링 (71)을 매니폴드 바디로부터 제거되게 도시하고, (여러 개 중에서) 1개의 밀봉부 (72), 셔틀 (73) 및 밸브 바디 (74)를 매니폴드 바디로부터 제거되게 도시함으로써 강조한, PD 가이드 (68) 및 하부 백커 플레이트 (69)가 제거된, PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 압력 매니폴드를 관류 일회용품에 대해 누르도록 적합화된 외부 스프링(75)은 또한 이를 제거되게 도시함으로써 강조된다. 도 10g는 상부 백커 플레이트 (76) 및 캡핑 스트립 (77)이 제거된 대향면 (67) (PD 맞물림면이 아님)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 1개 이상의 압력 포트로부터 압력 및/또는 유체를 유도하고 임의적으로 분배하도록 적합화된 매니폴드 경유 채널 (78)이 도시된다. 추가로, (여러 개 중에서) 1개의 스크류 (79) 및 (기체 및 진공 포트 둘 다를 비롯하여 5개 중에서) 1개의 기체 포트 (80)를 매니폴드 바디 (50)로부터 제거되게 도시함으로써 이들을 도시한다. 도 10h는 매니폴드 경유 채널 (78) 및 여러 개 중에서 1개의 포트 (81)의 상면도를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 경유 채널은 관련 기술분야에 공지된 수많은 방법, 예컨대 성형, 기계 가공, 삭마, 적층, 3D 인쇄, 포토리쏘그래피 및 이들의 조합을 이용하여 생성될 수 있다.A culture module is contemplated that includes a pressure manifold that enables perfusion and optionally mechanical actuation of one or more microfluidic devices, e.g., organ microfluidic devices on a chip that include cells that mimic at least one function of an organ in the body. FIG. 10A is a schematic diagram of one embodiment of a pressure manifold (50) showing a PD engagement surface (54) having several PD engagement locations (in this case six engagement locations). FIG. 10B is an enlarged portion of the engagement surface (54) of the pressure manifold (50) highlighting a spring shuttle (55), a valve seal (56), and an alignment feature (57) (which causes the PD to align with the manifold). The spring shuttle is an optional means by which the pressure manifold can sense the presence of a PD at a particular PD engagement location. In certain embodiments, when the PD is present, the spring shuttle is depressed, causing the shuttle to open one or more valves located within the pressure manifold, thereby allowing the application of pressure or fluid flow to the PD. Additionally, when the PD is absent, the shuttle is not depressed, and the valves remain sealed; this is intended to prevent pressure or fluid leakage. The illustrated valve seals are adapted to form a pressure and/or fluid seal with respect to corresponding features in the PD and, if present, the pressure covers. FIG. 10C is a schematic drawing of another embodiment of a pressure manifold (50), illustrating the PD engagement surface (54) along an enlarged portion highlighting the cover compressor (58), the valve seal (56), and the alignment feature (57) (which aligns the PD with the manifold). The cover compressor can apply a force on the pressure cover to assist in establishing a pressure and/or fluid seal between the pressure cover and the reservoir. In one embodiment, the cover compressor comprises a spring, an elastomeric material, a pneumatic actuator, or a combination thereof, which may be selected and sized to apply a force commensurate with the force necessary to maintain the pressure and/or fluid seal. FIG. 10d is a side schematic drawing of one embodiment of a pressure manifold (50), illustrating a PD engagement surface (54). FIG. 10e is a schematic drawing of one embodiment of a pressure manifold (50), illustrating an opposing surface (67). FIG. 10f is a schematic drawing of one embodiment of a pressure manifold (50) showing the PD engagement surface (54) with the PD guide (68) and lower backer plate (69) removed, with one spring carrier (70) and spring (71) (among others) removed from the manifold body, and one seal (72), shuttle (73), and valve body (74) (among others) removed from the manifold body. An external spring (75) adapted to press the pressure manifold against a perfusion disposable is also highlighted by being shown removed. FIG. 10g is a schematic drawing of one embodiment of a pressure manifold (50) showing the opposing surface (67) (not the PD engagement surface) with the upper backer plate (76) and capping strip (77) removed. A manifold pass-through channel (78) adapted to induce and optionally distribute pressure and/or fluid from one or more pressure ports is depicted. Additionally, one screw (79) (of several) and one gas port (80) (of five, including both gas and vacuum ports) are depicted as being removed from the manifold body (50). FIG. 10h is a schematic diagram of one embodiment of a pressure manifold (50) illustrating a top view of the manifold pass-through channel (78) and one of the several ports (81). The pass-through channels can be created using numerous methods known in the art, such as molding, machining, ablation, lamination, 3D printing, photolithography, and combinations thereof.
도 11a는 실리콘 막 (60), 셔틀 (61), 공기 주입구 (62) 및 커버 플레이트 (63)를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)에 있는 밸브 (59) (슈레이더 밸브)의 한 실시양태의 개략도이다. 이 실시양태에서, 스프링 셔틀이 밸브에 통합되고, 슈레이더 밸브의 포펫을 눌러서 밸브를 작동시키도록 적합화된다. 도 11b는 밸브 밀봉부로서 작용하는 밸브 시트 (64) 및 막 (60)을 도시하는, 압력 매니폴드를 위한 밸브의 한 실시양태의 측면도 사진이고, 도 11c는 그의 상면도 사진이다. 도 11d는 매니폴드 바디에 있는 다수개의 밸브 (59), 포펫 (65), 밸브 밀봉부 (66) 및 PD 커버 (11)를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 내부 측면 개략도이다. (PD와 맞물리도록) 작동시에, 밸브 밀봉부 (66)는 포펫 (65)의 변위에 의해 편향된다.FIG. 11a is a schematic drawing of one embodiment of a valve (59) (Schrader valve) in a pressure manifold (50), showing a silicone membrane (60), a shuttle (61), an air inlet (62), and a cover plate (63). In this embodiment, a spring shuttle is incorporated into the valve and is adapted to actuate the valve by depressing a poppet of the Schrader valve. FIG. 11b is a side view photograph of one embodiment of a valve for a pressure manifold, showing a valve seat (64) and a membrane (60) acting as a valve seal, and FIG. 11c is a top view photograph thereof. FIG. 11d is a schematic drawing of the interior side of one embodiment of a pressure manifold (50), showing a plurality of valves (59), a poppet (65), a valve seal (66), and a PD cover (11) in a manifold body. When operating (to engage with the PD), the valve seal (66) is deflected by the displacement of the poppet (65).
도 12a는 1개 이상의 허브 모듈을 이용하여 4개의 배양 모듈 (30) (3개가 도시됨)이 단일 인큐베이터 (31) 내부에 연결되도록 하는 튜브 연결 매니폴드 (82)를 포함하는 연결 방식의 한 실시양태의 개략도이다 (2개의 원은 연결의 제1 말단 (83) 및 제2 말단 (84)의 확대도를 제공함). 도 12b는 도 12a에 도시된 연결을 위해 튜빙 (86)을 따라 있는 기체 허브 및 진공 허브 (집합적으로 85)의 사진이다. 이 연결 방식이 임의적이지만, 이는 단일 인큐베이터에서 다중 배양 모듈을 사용하기 위한 편리한 방식을 제공한다. FIG. 12a is a schematic diagram of one embodiment of a connection scheme including a tubing connection manifold (82) that allows four culture modules (30) (three shown) to be connected within a single incubator (31) using one or more hub modules (the two circles provide enlargements of the first end (83) and the second end (84) of the connection). FIG. 12b is a photograph of a gas hub and a vacuum hub (collectively 85) along tubing (86) for the connection shown in FIG. 12a. While this connection scheme is optional, it provides a convenient way to use multiple culture modules in a single incubator.
발명의 상세한 설명Detailed description of the invention
A. 압력 덮개A. Pressure cover
본 발명은 한 실시양태에서 배양물 장비 내에서 칩 상의 장기의 배양을 용이하게 하는, "관류 매니폴드 조립체" 또는 "관류 일회용품"을 고려한다. 본 발명이 "일회용품" 실시양태를 고려하지만, 부재는 (대안적으로) 재사용될 수 있다 (예를 들어, 비용을 고려함).The present invention contemplates, in one embodiment, a "perfusion manifold assembly" or "perfusion disposable" that facilitates culturing of organs on a chip within a culture apparatus. While the present invention contemplates a "disposable" embodiment, the component may (alternatively) be reused (e.g., for cost reasons).
한 실시양태에서, 이들 관류 일회용품 (PD)은 1개 이상의 주입구 및 1개 이상의 배출구 저장소, 뿐만 아니라 펌핑을 위해 필요한 부재를 포함한다. 특히, 본 발명의 실시양태에서 관류 일회용품은 압력-구동 펌핑을 위해 사용되는 1개 이상의 저항기를 포함한다 (도 32a 참고). 압력-구동 실시양태에서, 장비는 1개 이상의 저장소에 기압식 압력 (정압이건 부압이건 간에)을 인가함으로써 유체 흐름을 생성하거나 제어한다. 이 접근법의 한 가지 이점은 압력-구동 디자인이 장비와의 액체 접촉을 피할 수 있다는 점이고, 이는 멸균성 및 사용 용이성의 측면에서 이익을 제공한다 (예를 들어, 액체 라인에서 기체 버블을 피함). 일부 실시양태에서, 장비는 압력을 1개 이상의 저장소 (덮개 없음)에 직접적으로 인가한다. 충분한 압력 밀봉은 관류 일회용품 및/또는 장비 (예를 들어, 압력 매니폴드의 일부로서) 상에 통합된 1개 이상의 개스킷에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 관류 일회용품이 장비의 외부에 있을 때, 저장소가 오염으로부터, 예를 들어 환경 입자 또는 공기중 미생물로부터 보호되는 것이 바람직하다. 따라서, 동일한 실시양태에서, 장비의 외부에 있을 때 사용자가 저장소를 커버하기 위해 사용될 수 있는 덮개를 제공하고/거나 압력을 전달하지만 오염물은 차단하는 기판 (예를 들어, 저장소의 개구부에 배치된 적합한 여과기)을 포함하는 PD 실시양태를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이러한 해결책은 전형적으로 단점을 안고 있다. 특히, 사용자가 덮개를 설치하는 것이 예상되는 경우에는, 관류 일회용품이 장비와 맞물리는 동안 사용자가 덮개를 관리하고, PD가 장비와 분리되자마자 덮개를 이상적으로 설치하는 것이 요구되며, 대부분의 상황에서, 이들 동작은 사용자 경험에 부정적인 영향을 미친다. 또한, 저장소의 개구부 상에 배치된 여과기는 전형적으로 피펫 및 다른 전형적인 실험실 도구에 의한 상기 저장소로의 접근을 차단하여, 그들의 사용 용이성을 부정적으로 제한한다. In one embodiment, these perfusion disposables (PDs) comprise one or more inlets and one or more outlet reservoirs, as well as the necessary components for pumping. In particular, in embodiments of the present invention, the perfusion disposables comprise one or more resistors used for pressure-driven pumping (see FIG. 32a ). In pressure-driven embodiments, the device generates or controls fluid flow by applying pneumatic pressure (whether positive or negative) to one or more reservoirs. One advantage of this approach is that the pressure-driven design can avoid liquid contact with the device, which provides benefits in terms of sterility and ease of use (e.g., avoiding gas bubbles in the liquid lines). In some embodiments, the device applies pressure directly to one or more reservoirs (without a cover). A sufficient pressure seal can be achieved by one or more gaskets integrated into the perfusion disposable and/or the device (e.g., as part of a pressure manifold). However, when the perfusion disposable is external to the device, it is desirable for the reservoir to be protected from contamination, such as from environmental particles or airborne microorganisms. Thus, in the same embodiment, it may be desirable to utilize a PD embodiment that provides a cover that can be used by the user to cover the reservoir when external to the device and/or includes a substrate that transmits pressure but blocks contaminants (e.g., a suitable filter positioned over the opening of the reservoir). However, such solutions typically have drawbacks. In particular, when the user is expected to install the cover, it requires the user to manage the cover while the perfusion disposable is engaged with the device, and ideally to install the cover as soon as the PD is disengaged from the device, actions that in most situations negatively impact the user experience. In addition, a filter positioned over the opening of the reservoir typically blocks access to the reservoir by pipettes and other typical laboratory tools, negatively limiting their ease of use.
본 발명의 측면에 따라, 본 발명자들은 미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 수용하도록 적합화된 장치 (예를 들어, 관류 일회용품)가 심지어 장비와 맞물리는 동안에도 상기 장치 상에 배치될 수 있는 "압력 덮개"를 개시하며, 상기 압력 덮개는 상기 장비와 상기 장치 사이의 압력 소통을 허용하도록 적합화된다. 본 발명은 일부 실시양태에서 압력 덮개가 미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 수용하도록 적합화된 장치 (예를 들어, 관류 일회용품)의 1개 이상의 저장소 상에 배치되도록 적합화된 제거가능한 커버이고, 압력 덮개가 적어도 1개의 장비-접속 포트 및 적어도 1개의 저장소-접속 포트를 포함하며, 압력 덮개가 장비-대면 포트의 적어도 일부분과 저장소-대면 포트의 적어도 일부분 사이에서 압력을 전달하도록 적합화된 것을 고려한다. 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 덮개의 제1 및 제2 표면을 연결하는 개구부인 적어도 1개의 "관통 구멍" 포트를 포함하고, 제1 표면 상의 개구부는 장비-대면 포트를 형성하도록 적합화되고, 제2 표면 상의 개구부는 저장소-대면 포트를 형성하도록 적합화된다. 일부 실시양태에서, 관통-구멍 포트는 원형, 직사각형, 삼각형, 다각형, 직선형, 굽은 행태, 타원형 및/또는 곡선형이다. 그러나, 일부 실시양태에서, 덮개는 적어도 1개의 장비-대면 포트 및 적어도 1개의 저장소-대면 포트를 연결하는 채널을 포함하고, 상기 포트들은 서로 직접적으로 마주보게 배치될 수 없다. 이러한 실시양태는 예를 들어 장비 접속 위치와 저장소 위치 사이를 적합화시킬 필요가 있는 경우에, 예를 들어 여러 유형의 관류 일회용품의 작동을 지지하기 위해 동일한 장비가 바람직한 경우에 유용할 수 있다.In accordance with an aspect of the present invention, the inventors disclose a "pressure cover" that can be positioned over a microfluidic device or a device adapted to receive a microfluidic device (e.g., a perfusion disposable) even while the device is engaged with the device, the pressure cover being adapted to allow pressure communication between the device and the device. The present invention contemplates in some embodiments that the pressure cover is a removable cover adapted to be positioned over one or more reservoirs of a microfluidic device or a device adapted to receive a microfluidic device (e.g., a perfusion disposable), the pressure cover comprising at least one device-facing port and at least one reservoir-facing port, the pressure cover being adapted to transfer pressure between at least a portion of the device-facing port and at least a portion of the reservoir-facing port. In some embodiments, the pressure cover comprises at least one "through hole" port, which is an opening connecting first and second surfaces of the cover, wherein the opening on the first surface is adapted to form an equipment-facing port, and the opening on the second surface is adapted to form a reservoir-facing port. In some embodiments, the through-hole port is circular, rectangular, triangular, polygonal, straight, curved, oval, and/or curved. However, in some embodiments, the cover comprises a channel connecting at least one equipment-facing port and at least one reservoir-facing port, wherein the ports are not arranged to directly face each other. Such embodiments may be useful, for example, where it is necessary to accommodate equipment connection locations and reservoir locations, for example, where the same equipment is desired to support operation of multiple types of perfusion disposables.
일부 실시양태에서, 압력 덮개는 상기 압력 덮개와 적어도 1개의 저장소 사이에 압력 밀봉을 형성하도록 적합화된다. 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 덮개-대-저장소 압력 밀봉을 형성하는 적어도 1개의 저장소와 맞물린다. 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 상기 압력 덮개와 적어도 1개의 장비 사이에 압력 밀봉을 형성하도록 적합화된다. 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 덮개-대-장비 압력 밀봉을 형성하는 적어도 1개의 장비와 맞물린다. 임의의 덮개-대-저장소 밀봉 및 덮개-대-장비 밀봉은 관련 기술분야에 공지된 임의의 밀봉 방법을 이용할 수 있고, 예를 들어 페이스 밀봉, 방사상 밀봉, 테이퍼드 밀봉, 마찰 결합 또는 이들의 조합의 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 임의의 밀봉은 1개 이상의 개스킷, o-링, 탄성 물질, 유연성 물질, 접착제, 밀봉제, 그리스 또는 이들의 조합물을 이용할 수 있다. 완전한 압력 밀봉이 필요하지 않을 수 있기 때문에 본 발명이 완전한 압력 밀봉을 갖는 디자인으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 장비가 압력을 능동적으로 조절하여 누출을 보상할 수 있기 때문에, 어느 정도 양의 기체 누출은 용인될 수 있다. 한 측면 또는 양 측면에서 완전한 밀봉을 얻기 위한 요건을 완화시켜, 디자인을 단순화시키고 비용을 감소시킬 수 있다. In some embodiments, the pressure cover is adapted to form a pressure seal between the pressure cover and at least one reservoir. In some embodiments, the pressure cover is engaged with at least one reservoir forming a cover-to-reservoir pressure seal. In some embodiments, the pressure cover is adapted to form a pressure seal between the pressure cover and at least one piece of equipment. In some embodiments, the pressure cover is engaged with at least one piece of equipment forming a cover-to-equipment pressure seal. Any of the cover-to-reservoir seals and cover-to-equipment seals can utilize any sealing method known in the art, and can be selected from the group consisting of face seals, radial seals, tapered seals, friction seals, or combinations thereof. Any of the seals can utilize one or more gaskets, o-rings, elastomeric materials, flexible materials, adhesives, sealants, greases, or combinations thereof. It is not intended that the present invention be limited to designs having a complete pressure seal, as a complete pressure seal may not be required. Rather, some amount of gas leakage can be tolerated because the equipment can actively control pressure to compensate for leakage. The requirement to achieve a complete seal on one or both sides can be relaxed, simplifying the design and reducing cost.
일부 실시양태에서, 압력 덮개는 로드 집중기를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 적어도 1개의 장비-대면 포트를 둘러싸는 융기부를 포함한다. 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 적어도 1개의 저장소-대면 포트를 둘러싸는 융기부를 포함한다. 이러한 로드 집중기가 신뢰성을 개선시키거나 필요한 힘을 감소시킴으로써 압력 밀봉을 개선시키도록 작용할 수 있음이 관련 기술분야에 공지되어 있고, 관련 기술분야에 공지된 디자인에는 예를 들어 직사각형, 반원형, 삼각형, 사다리꼴 및 다각형 융기부가 포함된다. 따라서, 장비-대면 포트를 둘러싸는 로드 집중기를 사용하여 덮개-대-장비 압력 밀봉을 개선시킬 수 있고, 저장소-대면 포트를 둘러싸는 로드 집중기를 사용하여 덮개-대-저장소 압력 밀봉을 개선시킬 수 있다.In some embodiments, the pressure cover comprises a load concentrator. For example, in some embodiments, the pressure cover comprises a ridge surrounding at least one equipment-facing port. In some embodiments, the pressure cover comprises a ridge surrounding at least one reservoir-facing port. It is known in the art that such load concentrators can act to improve pressure sealing by improving reliability or reducing required forces, and designs known in the art include, for example, rectangular, semicircular, triangular, trapezoidal, and polygonal ridges. Thus, a load concentrator surrounding an equipment-facing port can be used to improve cover-to-equipment pressure sealing, and a load concentrator surrounding a reservoir-facing port can be used to improve cover-to-reservoir pressure sealing.
일부 실시양태에서, 압력 덮개는 여과기를 포함한다. 예를 들어, 압력 덮개는 막 여과기, 소결된 여과기, 섬유-기재 여과기 및/또는 트랙-에칭된 여과기를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 여과기는 관통-구멍 포트 및/또는 그의 개구부 중 하나 내에 또는 인접하여 배치된다. 일부 실시양태에서, 상기 여과기는 덮개에 포함된 채널 및/또는 상기 채널의 개구부 중 하나 내에 또는 인접하여 배치된다.In some embodiments, the pressure cover comprises a filter. For example, the pressure cover can comprise a membrane filter, a sintered filter, a fiber-based filter, and/or a track-etched filter. In some embodiments, the filter is positioned within or adjacent one of the through-hole ports and/or openings thereof. In some embodiments, the filter is positioned within or adjacent one of the channels included in the cover and/or openings of the channels.
일부 실시양태에서, 여과기는 저장소의 멸균성을 개선시키고/거나 입자, 오염물 또는 미생물을 차단하도록 선택된다. 일부 실시양태에서, 여과기는 0.4um 이하, 0.2um 내지 2um, 1um 내지 10um, 5um 내지 20um, 10um 내지 50um의 유효한 공극 크기를 특징으로 한다. 0.4um 이하의 유효한 공극 크기를 특징으로 하는 여과기가 멸균성을 유지하는데 바람직한 것으로 관련 기술분야에 공지되어 있다. 그러나, 여과기, 예컨대 25um 유효한 공극 크기를 갖는 포렉스(Porex) 4901이 멸균성을 유지하는데 효과적인 것으로 확인되었다.In some embodiments, the filter is selected to improve the sterility of the reservoir and/or to block particles, contaminants or microorganisms. In some embodiments, the filter is characterized by an effective pore size of less than or equal to 0.4 um, from 0.2 um to 2 um, from 1 um to 10 um, from 5 um to 20 um, from 10 um to 50 um. It is known in the art that filters characterized by an effective pore size of less than or equal to 0.4 um are preferred for maintaining sterility. However, filters, such as Porex 4901 having an effective pore size of 25 um, have been found to be effective for maintaining sterility.
일부 실시양태에서, 압력 덮개는 1개 이상의 개스킷을 포함한다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 개스킷은 압력 밀봉을 허용하거나 개선시키도록 적합화된다 (그럼에도 불구하고 완전한 밀봉이 아닐 수 있음). 일부 실시양태에서, 적어도 1개 개스킷은 상기 덮개의 저장소-접촉 표면 상에 배치된다. 일부 실시양태에서, 적어도 1개 개스킷은 상기 덮개의 장비-접촉 표면 상에 배치된다. 일부 실시양태에서, 개스킷은 다수개의 저장소를 갖는 압력 밀봉을 허용하거나 개선시키도록 적합화된다. 일부 실시양태에서, 개스킷은 다수개의 장비-대면 포트에서 압력 밀봉을 허용하거나 개선시키도록 적합화된다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 개스킷은 엘라스토머, 유연성 물질, o-링 및/또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 개스킷은 압출, 캐스팅, 사출 성형 (예컨대, 반응-사출 성형), 다이 커팅 및/또는 이들의 조합에 의해 형성된다. 일부 실시양태에서, 적어도 1개 개스킷은 접착 (예를 들어, 접착제 테이프 사용), 클램핑, 스크류 다운, 결합, 열 스테이크, 용접 (예를 들어, 초음파에 의해, 레이저에 의해), 융합 (예를 들어, 용매-보조된 결합) 및/또는 이들의 조합에 의해 덮개에 기계적으로 커플링된다.In some embodiments, the pressure cover comprises one or more gaskets. In some embodiments, the one or more gaskets are adapted to permit or improve pressure sealing (although may not be a complete seal). In some embodiments, at least one gasket is disposed on a reservoir-contacting surface of the cover. In some embodiments, at least one gasket is disposed on an equipment-contacting surface of the cover. In some embodiments, the gasket is adapted to permit or improve pressure sealing with a plurality of reservoirs. In some embodiments, the gasket is adapted to permit or improve pressure sealing at a plurality of equipment-facing ports. In some embodiments, the one or more gaskets comprise an elastomer, a flexible material, an o-ring, and/or combinations thereof. In some embodiments, the one or more gaskets are formed by extrusion, casting, injection molding (e.g., reaction injection molding), die cutting, and/or combinations thereof. In some embodiments, at least one gasket is mechanically coupled to the cover by bonding (e.g., using an adhesive tape), clamping, screwing down, bonding, heat staking, welding (e.g., ultrasonically, by a laser), fusion (e.g., solvent-assisted bonding), and/or combinations thereof.
예를 들어, 덮개의 본 발명의 실시양태 중 하나는 덮개를 통해 소통하도록 이어진 (임의적인) 칩의 기압식 (예를 들어, 진공) 제어를 가능하게 하는 포트 (5)를 포함한다 (도 2a-2e 참고). 덮개가 기압식 압력에 의한 소통으로만 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 덮개가 추가로 유체 또는 전기 접속부와 소통할 수 있는 것이 고려된다. For example, one embodiment of the present invention of the cover includes a port (5) that allows pneumatic (e.g., vacuum) control of an (optionally) chip to communicate through the cover (see FIGS. 2a-2e ). It is not intended that the cover be limited to pneumatic pressure communication only, and it is contemplated that the cover may additionally be in communication with fluidic or electrical connections.
한 실시양태에서, 덮개는 감지기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 덮개는 예를 들어 1개 이상의 저장소 상에서 발생하는 압력을 측정하기 위해 압력 감지기를 포함할 수 있다. 추가로, 덮개는 저장소에 존재하는 액체의 양을 측정하기 위해 또는 특정한 충전 (또는 고갈) 역치를 통과하였는지 여부를 측정하기 위해 액체-수준을 감지하는 것을 포함할 수 있다. 이는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 한 실시양태에서, 광학적으로 굴절률 차이를 이용하는 검출 액체가 고려된다. 이 실시양태에서, 공기-충전된 구획 및 채널은 빛을 분산시키는 반면에, 액체 또는 유체-충전된 채널은 빛을 집중시킨다. 더욱 구체적으로, 액체의 굴절률은 1.3 내지 1.5인 반면에, 공기의 굴절률은 단지 1.0이다. 한 실시양태에서, 각각의 광학적 감지기는 한 쌍의 IR 방출기 (SEP8736, 880 nm, 허니웰(Honeywell)) 및 포토트랜지스터 (SDP8436, 880 nm, 허니웰)로 구성된다. 이 실시양태에서, IR은 간섭광에 덜 민감하기 때문에 가시광에 걸쳐 선택된다.In one embodiment, the cover can include a detector. For example, the cover can include a pressure detector, for example, to measure the pressure occurring on one or more of the reservoirs. Additionally, the cover can include liquid-level sensing to measure the amount of liquid present in the reservoir or to determine whether a particular fill (or depletion) threshold has been passed. This can be done in a variety of ways. In one embodiment, a detection liquid that utilizes optical refractive index differences is contemplated. In this embodiment, air-filled compartments and channels scatter light, while liquid or fluid-filled channels concentrate light. More specifically, the refractive index of the liquid is between 1.3 and 1.5, while the refractive index of air is only 1.0. In one embodiment, each optical detector comprises a pair of IR emitters (SEP8736, 880 nm, Honeywell) and a phototransistor (SDP8436, 880 nm, Honeywell). In this embodiment, IR is chosen over the visible spectrum because it is less sensitive to interference light.
다양한 저장소로부터 유체를 용이하게 제거하는 (예를 들어, 샘플을 취하는, 배지를 보충하는, 시험 작용제를 첨가하는 등) 능력이 바람직한 특징이다. 특히 바람직한 특징은 이러한 작업을 위한 표준 실험실 피펫 및 시린지의 사용을 가능하게 한다. 그러나, 이러한 유체적 접근 (특히 피펫을 사용함)은 접근된 저장소가 환경에 대해 개방되는 것이 필요하다. 즉 개구부가 저장소의 오염 수단을 제공할 수 있기 때문에, 이는 특히 칩 또는 일회용품이 장비의 외부에서 수송되거나 사용되는 경우에 바람직하지 않다. 이 문제에 대한 전형적인 해결책은, 접근하고 있지 않을 때 1개 이상의 저장소에 적용될 수 있는 덮개를 포함하도록 하는 것이다. 그러나, 전형적으로 사용자가 덮개를 능동적으로 설치하고 제거해야 할 뿐만 아니라 덮개를 장비 근처에서 멸균 방식으로 유지해야 하기 때문에, 단순히 덮개를 포함시키는 것은 기술의 이용을 복잡하게 만들 수 있다.The ability to easily remove fluids from various reservoirs (e.g., to take samples, replenish media, add test agents, etc.) is a desirable feature. A particularly desirable feature is one that allows the use of standard laboratory pipettes and syringes for these operations. However, such fluidic access (particularly using pipettes) requires that the accessed reservoirs be open to the environment. This is particularly undesirable when chips or disposables are transported or used outside of the device, since the openings can provide a means for contamination of the reservoirs. A typical solution to this problem is to include covers that can be applied to one or more of the reservoirs when they are not being accessed. However, simply including covers can complicate the use of the technology, since typically the user must actively install and remove the covers, as well as maintain the covers in a sterile manner near the device.
하나의 해결책은 시스템의 일부로서 (배양물 장비에 통합되건 별도의 모듈에 통합되건 간에) 덮개를 자동으로 제거 및/또는 설치하는 수단을 포함시키는 것이다. 예를 들어, 시스템은 배치된 관류 일회용품에 설치된 덮개와 맞물리고, 압력 시스템과 맞물리기 전에 그를 제거할 수 있는 기계적 작동기를 포함할 수 있다. 이 기계적 작동기는 관류 일회용품의 제거시에 덮개를 재설치할 수 있다. 대안적인 실시양태에서, 시스템은 덮개를 제거하기 전에 또는 제거할 때 관류 일회용품에 적용하기 위한 수단, 예를 들어 보관된 덮개의 매거진으로부터 기원하는 덮개를 포함한다. One solution is to include means for automatically removing and/or installing the cover as part of the system (whether integrated into the culture equipment or integrated into a separate module). For example, the system may include a mechanical actuator that engages a cover installed on a deployed perfusion disposable and can remove it before engaging the pressure system. The mechanical actuator can reinstall the cover upon removal of the perfusion disposable. In an alternative embodiment, the system includes means for applying a cover to the perfusion disposable prior to or upon removal of the cover, e.g., a cover originating from a magazine of stored covers.
(이전 문단에서 논의된) 덮개를 자동으로 제거 및/또는 설치하는 수단을 가진 시스템의 단점은 실제로 작업을 어렵게 만들 수 있는 1개 이상의 기계적 작동기를 필요로 한다는 점이다. 또 다른 과제는 다음과 같다: 저장소 및 특히 그의 개구부의 디자인은 액체 접근 (수동 샘플 채취 또는 피펫을 이용한 보충), 압력-구동 시스템 (예를 들어, 장비에 대한 양호한 압력 밀봉을 보장함) 및 제조 (예를 들어, 저장소의 사출 성형)에 대한 요구를 만족시키는 것을 목적으로 한다. 실제로, 이들 요건은 서로 상충될 수 있다. 예를 들어, 수동 접근은 넓은 저장소 개구부를 요구할 수 있지만, 대조적으로 장비에 대한 힘을 감소시키기 위해 압력 접속부가 더 좁은 것이 바람직할 수 있다. A disadvantage of systems having means for automatically removing and/or installing the cover (as discussed in the previous paragraph) is that they require one or more mechanical actuators, which can make the task difficult in practice. Another challenge is: the design of the reservoir and in particular its opening is aimed at satisfying the requirements for liquid access (manual sampling or refilling using a pipette), pressure-actuated systems (e.g. ensuring a good pressure seal to the device) and manufacturing (e.g. injection moulding of the reservoir). In practice, these requirements may conflict with one another. For example, manual access may require a wide reservoir opening, whereas in contrast a narrower pressure connection may be desirable in order to reduce the forces on the device.
본원에 개시된 보다 양호한 해결책은 "압력 덮개"를 포함하는 것이다 (도 2a, 2b, 2c 및 2d 참고). 이 압력 덮개는 오염 가능성을 감소시키기 위해 저장소 상에 설치될 수 있고, 관류 일회용품이 장비와 맞물리는 동안 거의 제자리에 있도록 고안된다. 장비와 맞물리는 동안 거의 제자리에 있도록 하기 위해, 덮개는 바람직하게는 a) (예를 들어, 양압 또는 부압을 수용하기 위해) 장비와 접속하도록 고안된 1개 이상의 특징부, b) (예를 들어, 압력 밀봉을 생성하거나 또는 기체 누출을 최소화시켜 압력이 저장소에 인가되도록 하기 위해) 1개 이상의 저장소와 접속하도록 고안된 1개 이상의 특징부, 및 c) 특징부 (a)의 적어도 일부분 및 특징부 (b)의 적어도 일부분과 소통하는 압력을 위한 수단을 포함한다. 압력 덮개 또는 그의 일부분은 투명 또는 반투명일 수 있다. 이는 예를 들어 저장소 내의 액체 수준을 보는 것을 가능하게 할 수 있다. 압력 덮개는 각각의 저장소의 성질 또는 명칭을 표시하는 마킹을 포함할 수 있다. A more preferred solution disclosed herein comprises a "pressure cover" (see FIGS. 2a, 2b, 2c and 2d). The pressure cover can be installed on the reservoir to reduce the possibility of contamination and is designed to remain substantially in place while the perfusion disposable is engaged with the device. To remain substantially in place while engaged with the device, the cover preferably comprises a) one or more features designed to interface with the device (e.g., to accommodate positive or negative pressure), b) one or more features designed to interface with one or more reservoirs (e.g., to create a pressure seal or to minimize gas leakage so that pressure is applied to the reservoir), and c) means for pressure communicating with at least a portion of feature (a) and at least a portion of feature (b). The pressure cover or a portion thereof can be transparent or translucent. This can, for example, allow viewing of the liquid level within the reservoir. The pressure cover can include markings indicating the nature or designation of each reservoir.
압력 덮개의 한 실시양태에서, 압력 덮개에 있는 (예를 들어, 그의 상부에 있는) 개구부는 오염물에 대해 개방된 표면 구역을 감소시키고/거나 압력 밀봉에 적용되는 구역을 감소시키기 위해 저장소보다 작을 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 덮개는 고체 및 입자가 들어가는 것을 방지하기 위해 여과기 또는 다수개의 여과기 (38)를 포함할 수 있다 (도 2a 참고). 예를 들어, 덮개는 박테리아 및 다른 오염물의 진입을 감소시키는 것으로 공지된 0.2um 또는 0.4um 여과기를 포함할 수 있다. 이러한 여과기를 위해 여러 물질 및 기술을 이용할 수 있다. 여과기가 액체가 아니라 압력만을 전달할 필요가 있기 때문에, 예를 들어 트랙-에칭된 여과기 (예를 들어, PTFE, 폴리카르보네이트, PET), 종이 여과기, 다공성 및 팽창된 물질 (예를 들어, 셀룰로스 및 유도체, 폴리프로필렌 등), 소결된 물질 (예를 들어, 포렉스 여과기)을 사용할 수 있다.In one embodiment of the pressure cover, the opening in the pressure cover (e.g., at the top thereof) can be smaller than the reservoir to reduce the surface area exposed to contaminants and/or to reduce the area applied to the pressure seal. In another embodiment, the cover can include a filter or multiple filters (38) to prevent the ingress of solids and particles (see FIG. 2a ). For example, the cover can include a 0.2 um or 0.4 um filter, which are known to reduce the ingress of bacteria and other contaminants. A variety of materials and technologies can be used for such filters. Since the filter needs to transmit only pressure and not liquid, for example, track-etched filters (e.g., PTFE, polycarbonate, PET), paper filters, porous and expanded materials (e.g., cellulose and derivatives, polypropylene, etc.), and sintered materials (e.g., Porex filters) can be used.
한 실시양태에서, 덮개는 기체 흐름은 허용하지만 액체 흐름은 거의 허용하지 않는 수단을 포함할 수 있다. 그 예로는 소수성 다공성 막 또는 여과기, 기체 투과성 막 또는 여과기 등이 포함된다. 이 접근법은 또한 유출 가능성을 감소시키는데 도움이 될 수 있다.In one embodiment, the cover may include a means that allows gas flow but allows little liquid flow. Examples include hydrophobic porous membranes or filters, gas permeable membranes or filters, and the like. This approach may also help reduce the potential for leakage.
한 실시양태에서, 덮개는 압력을 전달하도록 변형될 수 있는 변형가능한 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이는 양압이 인가됨에 따라 저장소로 이어지는 탄성 또는 플라스틱 막일 수 있다. 유사하게, 덮개는 장비로부터 1개 이상의 저장소에 압력을 전달하기 위해 사용되는 플런저를 포함할 수 있다. 막 또는 플런저가 역방향 힘을 인가할 수 있기 때문에, 원하는 압력이 저장소의 내부에 인가되는 것을 보장하도록 주의해야 한다. 이는 예를 들어 a) 역방향 힘이 작거나 막, 플런저 또는 작동 압력 범위의 디자인을 통해 이해되도록 보장하고, b) 저장소 내부의 압력을 측정하고 이를 이용하여 인가된 압력을 제어하고, c) 인가된 압력을 제어하기 위해 생성된 흐름을 모니터링함으로써 수행될 수 있다. 변형가능한 부분은 압력을 소통하는 한 방법을 제공한다.In one embodiment, the cover can include a deformable portion that can be deformed to transmit pressure. For example, this can be an elastic or plastic membrane that extends into the reservoir as positive pressure is applied. Similarly, the cover can include a plunger that is used to transmit pressure from the device to one or more reservoirs. Since the membrane or plunger can apply a back force, care must be taken to ensure that the desired pressure is applied to the interior of the reservoir. This can be done, for example, by a) ensuring that the back force is small or is understood through the design of the membrane, plunger, or operating pressure range, b) measuring the pressure inside the reservoir and using this to control the applied pressure, and c) monitoring the flow generated to control the applied pressure. The deformable portion provides one method of communicating pressure.
압력 덮개의 한 측면 (장비-대면 또는 관류 일회용품-대면) 뿐만 아니라 각각의 마주보는 표면 (압력 덮개와 상호작용하는 장비 및 관류-일회용품 특징부)은 수많은 상이한 방식으로 압력 밀봉을 가능하게 하도록 고안될 수 있다. 한 실시양태에서, 본 발명은 1개 이상의 탄성 또는 유연성 물질을 포함하는 1개 이상의 영역을 고려한다. 한 실시양태에서, 이는 예를 들어 엘라스토머성 또는 유연성 물질 (예를 들어, 실리콘, SEBS, 폴리프로필렌, 바이톤(Viton), 고무 등)로 제조될 수 있는 1개 이상의 개스킷 (도 2a 참고)에 의해 수행된다. 개스킷은 다양한 방식으로, 예컨대 편평한 시트 절단, o-링 (반드시 둥근 형태이거나 횡단면일 필요는 없음) 등으로 성형될 수 있다. 한 실시양태에서, 이는 로드 집중기로서 작용하는 1개 이상의 융기부에 의해 수행된다 (도 2c 참고). 이론에 구애되기를 바라지 않고, 이들은 밀봉 힘을 국부화시켜 상승된 국부화된 밀봉 압력을 생성하도록 작용한다. 이들 융기부는 잠재적으로 마주보는 표면 상의 개스킷 또는 유연성 물질과 맞물린다. 융기부의 형태 (특히 마주보는 표면과 맞물리는 형태의 부분)를 고안하는 것을 주의해야 하는데, 이는 상기 형태가 필요한 밀봉 압력에 대한 실질적인 효과를 가질 수 있기 때문이다. 다양한 형태 (예를 들어, 직사각형, 삼각형, 사다리꼴, 반원형 또는 원형 구획 등)가 고려된다. 한 실시양태에서, 밀봉 투쓰는 개선된 밀봉을 위해 사다리꼴 형태를 갖는다 (도 2c 참고). 대안적으로, 개스킷은 오버몰딩된 엘라스토머 (예를 들어, 실리콘, SEBS 등)의 형태로 저장소 또는 덮개에 통합될 수 있다. 이어서, 상기 오버몰딩된 엘라스토머 자체는 밀봉으로서 작용하는 적절한 형태 (예를 들어, 투쓰 또는 o-링 반원 구획)를 갖는다.One side of the pressure cover (the equipment-facing or perfusion disposable-facing) as well as each opposing surface (the equipment and perfusion disposable features interacting with the pressure cover) can be designed to allow for pressure sealing in a number of different ways. In one embodiment, the invention contemplates one or more regions comprising one or more resilient or flexible materials. In one embodiment, this is accomplished by one or more gaskets (see FIG. 2a ), which may be made of, for example, an elastomeric or flexible material (e.g., silicone, SEBS, polypropylene, Viton, rubber, etc.). The gaskets may be formed in a variety of ways, such as by flat sheet cutting, by o-rings (not necessarily round or cross-sectional), etc. In one embodiment, this is accomplished by one or more raised portions that act as load concentrators (see FIG. 2c ). Without wishing to be bound by theory, these act to localize the sealing force, thereby creating an increased localized sealing pressure. These raised portions potentially engage a gasket or flexible material on the opposing surfaces. Care should be taken to design the shape of the raised portions (particularly the portions of the shape that engage the opposing surfaces), as this shape can have a substantial effect on the required sealing pressure. Various shapes are contemplated (e.g., rectangular, triangular, trapezoidal, semicircular or circular sections, etc.). In one embodiment, the sealing teeth have a trapezoidal shape for improved sealing (see FIG. 2c ). Alternatively, the gasket can be incorporated into the reservoir or lid in the form of an overmolded elastomer (e.g., silicone, SEBS, etc.). The overmolded elastomer itself then has a suitable shape (e.g., a tooth or o-ring semicircular section) to act as a seal.
접근법이 단일 디자인으로 제한될 필요는 없다. 한 실시양태에서, 본 발명은 1개 이상의 탄성 또는 유연성 물질을 포함하는 1개 이상의 영역의 조합물을 고려한다. 더욱이, 개스킷 또는 융기부는 저장소에 따라 수행될 수 있고, 인가된 압력의 측면에서 서로 격리되거나, 또는 2개 이상의 저장소를 포함할 수 있으며, 이는 복잡함을 감소시킬 수 있다. 한 실시양태에서 (도 2d 참고), 통로는 저장소 챔버 - 커버 조립체 밀봉부의 모든 챔버를 둘러싸서, 각각의 챔버를 서로 격리시킨다. 한 실시양태에서 (도 2d 참고), 2개의 저장소가 있으며, 이들 각각은 주입 챔버 (6a, 6b) 및 배출 챔버 (7a, 7b), 및 칩 또는 다른 미소유체 장치에 진공을 전달할 수 있는 별도의 (임의적인) 진공 챔버 (8)를 갖는다. 한 실시양태에서 (도 2e), 저장소 챔버 - 커버 조립체 밀봉부는 밀봉 투쓰 (9)를 포함한다.The approach need not be limited to a single design. In one embodiment, the invention contemplates a combination of one or more regions comprising one or more elastic or flexible materials. Furthermore, the gaskets or ridges may be implemented along the reservoirs, isolated from each other in terms of applied pressure, or may comprise two or more reservoirs, which may reduce complexity. In one embodiment (see FIG. 2d ), the passages surround all chambers of the reservoir chamber-cover assembly seal, isolating each chamber from the other. In one embodiment (see FIG. 2d ), there are two reservoirs, each having an injection chamber (6a, 6b) and an exhaust chamber (7a, 7b), and a separate (optional) vacuum chamber (8) capable of delivering vacuum to the chip or other microfluidic device. In one embodiment (see FIG. 2e ), the reservoir chamber-cover assembly seal comprises sealing teeth (9).
완전한 압력 밀봉이 필요하지 않을 수 있기 때문에 본 발명이 완전한 압력 밀봉을 갖는 디자인으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 장비가 압력을 능동적으로 조절하여 누출을 보상할 수 있기 때문에, 어느 정도 양의 기체 누출은 용인될 수 있다. 한 측면 또는 양 측면에서 완전한 밀봉을 얻기 위한 요건을 완화시켜, 디자인을 단순화시키고 비용을 감소시킬 수 있다. It is not intended that the present invention be limited to designs having a complete pressure seal, as a complete pressure seal may not be required. Rather, some amount of gas leakage may be tolerated, as the equipment can actively control pressure to compensate for leakage. The requirement to obtain a complete seal on one or both sides may be relaxed, simplifying the design and reducing cost.
압력 덮개는 저장소 상에 (관류 일회용품 위에 있건 칩 바로 위에 있건 간에) 다양한 상이한 방식으로 고정되거나 놓일 수 있다. 실시양태는 덮개와 저장소(들) 사이의 액체 또는 기체 밀봉이 심지어 장비의 외부에 존재하는 경우 (예를 들어, 덮개가 장비 이외의 다른 것으로 제자리에 단단히 고정될 수 있음), 및 밀봉이 장비의 작용에 의해 생성되는 경우 (예를 들어, 관류 동안에 장비가 저장소에 대해 덮개를 가압함)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명은 조합된 접근법을 고려하며, 예를 들어 상기 첫번째 옵션에서와 같이 덮개는 적어도 부분적인 밀봉을 생성하도록 고안되지만, 상기 두번째 옵션에서와 같이 밀봉은 장비의 작용에 의해 승인되거나 보장된다. 심지어 장비의 외부에 있는 저장소에 대해 덮개의 밀봉을 적어도 어느 정도로 제공하는 접근법의 이점은, 이들이 (예를 들어, 취급 또는 수송으로 인한) 유출 및 오염의 위험을 감소시킬 수 있다는 점이다.The pressure cover may be secured or positioned on the reservoir (whether on the perfusion disposable or directly on the chip) in a variety of different ways. Embodiments may include where the liquid or gaseous seal between the cover and the reservoir(s) is even external to the equipment (e.g., the cover may be held in place by something other than the equipment), and where the seal is created by the action of the equipment (e.g., the equipment presses the cover against the reservoir during perfusion). In another embodiment, the invention contemplates a combined approach, whereby, for example, as in the first option above, the cover is designed to create at least a partial seal, but where the seal is confirmed or guaranteed by the action of the equipment, as in the second option above. An advantage of approaches that provide at least some degree of cover sealing to reservoirs that are external to the equipment is that they may reduce the risk of spillage and contamination (e.g., due to handling or transport).
압력 덮개를 고정하거나 놓는 접근법의 예에는 (상기 세 가지 접근법 중 어느 것에 속하는 지와는 무관하게) 다음이 포함된다: a) 덮개를 저장소 또는 관류 일회용품 위에 간단히 놓을 수 있음 (이는 덮개의 오버핸딩 부분에 의해 보조될 수 있기 때문에, 덮개를 간단히 슬라이딩해낼 수 없음); b) 덮개를 제자리에서 나사로 조이거나, 글루로 붙이거나 또는 피닝할 수 있음; 및 c) 덮개를 제자리에서 클립핑할 수 있음. 대안적인 실시양태에서, 이는 또한 스프링에 의해 아래로 고정될 수 있으며, 예를 들어 힌지된 덮개는 덮개를 밀폐시키도록 힘을 가하는 스프링을 갖는다. Examples of approaches to securing or placing the pressure lid include (regardless of which of the three approaches they fall into): a) the lid can simply be placed over the reservoir or perfusion disposable (which may be assisted by an overhand portion of the lid, so that the lid cannot simply be slid off); b) the lid can be screwed, glued or pinned in place; and c) the lid can be clipped in place. In an alternative embodiment, it can also be held down by a spring, e.g. a hinged lid has a spring that applies a force to close the lid.
클립 특징부는 덮개, 관류 일회용품, 칩 또는 이들의 조합물에 존재할 수 있다. 추가로, 일부 실시양태는 클립핑 부재 (즉, 덮개를 제자리에 클립핑하기 위한 별도의 조각)를 제공하는 별도의 기판을 사용한다. 클립핑 접근법의 이점은, 덮개를 제자리에 여전히 고정하는 동안 덮개의 쉬운 적용 및 제거를 용이하게 할 수 있다는 점이다. 클립핑은 임의적일 수 있으며, 예를 들어 이는 장치를 운송 또는 수송할 때 적용될 수 있고, 규칙적인 사용 동안에는 무시될 수 있다. The clip feature may be present in the cover, the perfusion disposable, the chip, or a combination thereof. Additionally, some embodiments utilize a separate substrate that provides a clipping member (i.e., a separate piece for clipping the cover in place). An advantage of the clipping approach is that it can facilitate easy application and removal of the cover while still securing the cover in place. The clipping may be optional, for example, it may be applied when shipping or transporting the device, and may be ignored during regular use.
일부 실시양태에서, 덮개는 비대칭이거나, 또는 덮개가 관류 일회용품 및/또는 장비에 대해 정확하게 배향되는 것을 보장하기 위해 자물쇠와 열쇠(lock-and-key) 특징부를 포함한다.In some embodiments, the cover is asymmetrical or includes a lock-and-key feature to ensure that the cover is properly oriented relative to the perfusion disposable and/or equipment.
관류 일회용품 (PD)의 여러 특징부는 잠재적으로 "칩" 자체에 또는 칩에 커플링되는 상이한 장치에 포함될 수 있다. 저장소가 예를 들어 칩에 포함되는 경우, 칩의 바로 위에 있는 압력 덮개를 사용할 수 있다. Several features of a perfusion disposable (PD) device could potentially be incorporated into the "chip" itself or into different devices coupled to the chip. If the reservoir is incorporated into the chip, for example, a pressure cover directly over the chip could be used.
압력 덮개가 관류 일회용품 또는 관류 매니폴드 조립체 내의 1개 이상의 저장소의 가압과 관련하여 상기에서 논의되었지만, 압력 덮개가 이들 실시양태의 사용만으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 실제로, 압력 덮개가 다른 미소유체 장치와 함께 사용될 수 있는 것이 고려된다. 압력 덮개는 이동가능하거나 또는 다른 미소유체 장치에 제거가능하게 부착되어, 내부에서 부재 (예를 들어, 저장소)로의 개선된 접근을 가능하게 할 수 있다. 압력 덮개는 이러한 다른 장치로부터 제거될 수 있고, 다른 장치는 덮개없이 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 다른 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 1개 이상의 미소채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.Although the pressure shroud has been discussed above in connection with pressurizing one or more reservoirs within a perfusion disposable or a perfusion manifold assembly, it is not intended that the pressure shroud be limited to use with these embodiments. Indeed, it is contemplated that the pressure shroud may be used with other microfluidic devices. The pressure shroud may be movable or removably attached to the other microfluidic device to allow improved access to the member (e.g., the reservoir) from within. The pressure shroud may be removed from such other devices, and the other devices may be used without the shroud. In one embodiment, the other microfluidic device comprises cells on the membrane and/or within or on one or more microchannels.
B. 트레이 시스템B. Tray System
장비 자체를 예를 들어 인큐베이션 구역으로부터 제거할 필요없이 장비로부터 칩 및/또는 관류 일회용품을 제거할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 칩 및/또는 관류 일회용품의 그룹을 함께 제거할 수 있는 것이 바람직하다. 이는 칩/일회용품 상에서 수행되는 작동 (예를 들어, 배지 보충, 작용제 투여, 샘플 채취)이 자동으로 또는 수동으로 수행되는지 여부와는 무관하게 상기 작동이 종종 한 번에 일괄적으로 수행되어야 하기 때문에다. 예를 들어, 생물안전성 캐비넷 또는 배양 후드로 수송하는데 도움이 되는 경우에만 칩/일회용품의 그룹을 한 번에 제거하는 것이 편리하다.It is desirable to be able to remove chips and/or perfusion disposables from the device without having to remove the device itself, for example, from the incubation area. It is also desirable to be able to remove groups of chips and/or perfusion disposables together. This is because operations performed on the chip/disposable (e.g., media replenishment, agent administration, sample collection) often have to be performed in batches at one time, regardless of whether the operations are performed automatically or manually. It is only convenient to remove groups of chips/disposables at one time if this aids in transport, for example, to a biosafety cabinet or culture hood.
이러한 요구를 다루기 위해, 한 실시양태에서, 본 발명은 관류 일회용품이 그룹으로 트레이 시스템에 의해 장비 (또는 모듈)로 삽입되거나 그로부터 제거될 수 있는 시스템을 고려한다 (도 6 참고). 예를 들어, 이 실시양태는 각각의 장비가 각각 6개의 관류-일회용품을 갖는 2개의 트레이 (또는 랙)를 수용하는 것을 허용한다 (8a 및 8b).To address this need, in one embodiment, the present invention contemplates a system in which perfusion disposables can be inserted into or removed from a device (or module) in groups by a tray system (see FIG. 6 ). For example, this embodiment allows each device to accommodate two trays (or racks) each having six perfusion disposables (8a and 8b).
한 실시양태에서, 트레이 (또는 랙) (32)는 관류 일회용품 (10)과 장비 (30)의 정렬 (예를 들어, 저장소 또는 포트 위치와 장비에 포함된 상응하는 압력 또는 유체 접속부의 정렬)을 용이하게 할 수 있다. 이는 수많은 방식으로, 예컨대 트레이 내에 관류 일회용품 (또는 이들을 보유하는 임의의 추가의 부재)에 대한 위치화 특징부를 제공함으로써 및 장비 내에 트레이에 대한 위치화 특징부 및 관류 일회용품에 대한 정렬 특징부 (57)를 제공함으로써 수행될 수 있다 (도 10b 참고). 이러한 정렬을 지지하기 위해 사용될 수 있는 특징부에는 정합을 촉진시키기 위한 기준 표면, 핀, 가이드, 성형된 표면 (예를 들어, 필렛(fillet) 및/또는 챔퍼(chamfer)), 스프링 또는 탄성 부재 등이 포함된다. 이들은 트레이, 장비, 관류 일회용품 또는 이들의 조합물에 포함될 수 있다. In one embodiment, the tray (or rack) (32) can facilitate alignment of the perfusion disposable (10) with the equipment (30) (e.g., alignment of the reservoir or port locations with corresponding pressure or fluid connections included in the equipment). This can be accomplished in a number of ways, such as by providing positioning features within the tray for the perfusion disposable (or any additional member that holds them) and by providing positioning features within the equipment for the tray and alignment features (57) for the perfusion disposable (see FIG. 10b ). Features that may be used to facilitate such alignment include reference surfaces, pins, guides, shaped surfaces (e.g., fillets and/or chamfers), springs or resilient members, and the like, to facilitate alignment. These may be incorporated into the tray, the equipment, the perfusion disposable, or a combination thereof.
트레이는 임의적으로 관류 일회용품 또는 장비 접속부로부터 기원하는 누출을 포획하도록 고안될 수 있다. 트레이는 임의적으로 현미경 관찰 또는 검사를 용이하게 할 수 있는 1개 이상의 광학 윈도우를 포함할 수 있다. 이는 트레이를 현미경 또는 다른 검사 장치에 설치하는 것을 가능하게 하여, 트레이로부터 각각의 일회용품을 제거할 필요없이 칩을 관찰할 수 있다. 상응하게는, 트레이는 임의적으로 영상화 작업 거리를 최소화하도록, 예를 들어 현미경 스테이지 상에 편평하게 놓거나 그 안에 들어맞게 하는 등으로 고안될 수 있다. 시스템은 임의적으로 트레이 내에 1개 이상의 관류 일회용품을 유지하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 관류 일회용품을 트레이에 클립핑할 수 있고, 클립 특징부는 관류 일회용품, 트레이, 추가의 기판 또는 이들의 조합물 상에 존재할 수 있다.The tray may optionally be designed to capture leaks originating from the perfusion disposable or from the equipment connection. The tray may optionally include one or more optical windows that facilitate microscopic observation or inspection. This allows the tray to be installed in a microscope or other inspection device, thereby allowing the chips to be observed without having to remove each disposable from the tray. Correspondingly, the tray may optionally be designed to minimize the imaging working distance, e.g., to lie flat on or fit within a microscope stage. The system may optionally include means for retaining one or more perfusion disposables within the tray. For example, the perfusion disposable may be clipped to the tray, and the clip feature may be present on the perfusion disposable, the tray, an additional substrate, or a combination thereof.
일부 실시양태에서, 트레이 시스템은 캐리어 트레이 (32)에 들어맞는 1개 이상의 서브-트레이 (또는 네스트) (47)를 포함한다 (도 8a 참고). 서브-트레이는 관류 일회용품의 하위 세트 (예를 들어, 3개)를 트레이로부터 동시에 제거하는 것을 허용한다. 이는 예를 들어 칩/일회용품 상에서 수행되는 하나 이상의 작동이 캐리어 트레이에 존재하는 소량의 칩으로부터 이익을 얻는 경우에 유용할 수 있다. 예를 들어, 일부 예에서, 본 발명자들은 현미경 스테이지 상에 한 번에 3개 이하의 일회용품을 설치하여, 칩/일회용품이 그들의 바람직한 인큐베이션 및 관류 환경 외부에서 보내는 시간을 최소화시키는 것을 선호한다. 결과적으로, 이 실시양태는 2개의 서브-트레이 (47)를 지지하는 캐리어 트레이 (32)를 포함하고, 각각의 서브-트레이는 3개의 관류 일회용품 (10)을 지지한다 (도 8a 참고).In some embodiments, the tray system includes one or more sub-trays (or nests) (47) that fit into the carrier tray (32) (see FIG. 8a ). The sub-trays allow for the simultaneous removal of a subset (e.g., three) of perfusion disposables from the tray. This may be useful, for example, when one or more operations performed on the chip/disposable benefit from a small number of chips present in the carrier tray. For example, in some instances, the inventors prefer to place no more than three disposables on the microscope stage at a time, thereby minimizing the time the chips/disposables spend outside of their desired incubation and perfusion environment. Consequently, this embodiment includes a carrier tray (32) supporting two sub-trays (47), each of which supports three perfusion disposables (10) (see FIG. 8a ).
서브-트레이는 관류 일회용품을 장비에 대해 정렬시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 이는 수많은 방식으로, 예컨대 트레이 내에 관류 일회용품에 대한 위치화 특징부를 제공함으로써, 캐리어 트레이 내에 서브-트레이에 대한 위치화 특징부를 제공함으로써 및 장비 내에 캐리어 트레이를 위한 위치화 특징부를 제공함으로써 수행될 수 있다. 이러한 정렬을 지지하기 위해 사용될 수 있는 특징부에는 정합을 촉진시키기 위한 기준 표면, 핀, 가이드, 성형된 표면 (예를 들어, 필렛 및/또는 챔퍼), 스프링 또는 탄성 부재 등이 포함된다. 이들은 캐리어 트레이, 서브-트레이, 장비, 관류 일회용품 또는 이들의 조합물에 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 관류 일회용품이 서브-트레이에 정렬되고, 상기 서브-트레이가 캐리어 트레이에 정렬되고, 상기 캐리어 트레이가 장비에 정렬되는 실시양태를 고려한다 (도 9a 및 9b 참고). 이들 정렬 모두가 필요한 것으로 의도되지 않으며, 실제로 상기 정렬 중 일부 단계는 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 기재된 임의의 특징부를 이용하여 서브-트레이를 장비에 바로 정렬시킬 수 있고, 정렬의 목적을 위해 캐리어 트레이가 필요하지 않을 수 있다. The sub-tray can facilitate alignment of the perfusion disposable with respect to the device. This can be accomplished in a number of ways, such as by providing positioning features for the perfusion disposable within the tray, by providing positioning features for the sub-tray within the carrier tray, and by providing positioning features for the carrier tray within the device. Features that may be used to facilitate such alignment include reference surfaces, pins, guides, shaped surfaces (e.g., fillets and/or chamfers), springs or resilient members, and the like, to facilitate alignment. These may be incorporated into the carrier tray, the sub-tray, the device, the perfusion disposable, or a combination thereof. For example, the present invention contemplates embodiments in which the perfusion disposable is aligned to the sub-tray, the sub-tray is aligned to the carrier tray, and the carrier tray is aligned to the device (see FIGS. 9A and 9B ). It is not intended that all of these alignments be required, and indeed some steps in the alignment may be omitted. For example, any of the features described above could be used to align the sub-tray directly to the equipment, without requiring a carrier tray for alignment purposes.
서브-트레이는 임의적으로 관류 일회용품 또는 장비 접속부로부터 기원하는 누출을 포획하도록 고안될 수 있다. 서브-트레이는 임의적으로 현미경 관찰 또는 검사를 용이하게 할 수 있는 1개 이상의 광학 윈도우를 포함할 수 있다. 이는 서브-트레이를 현미경 또는 다른 검사 장치에 설치하는 것을 가능하게 하여, 트레이로부터 각각의 일회용품을 제거할 필요없이 칩을 관찰할 수 있다. 상응하게는, 서브-트레이는 임의적으로 영상화 작업 거리를 최소화하도록, 예를 들어 현미경 스테이지 상에 편평하게 놓거나 그 안에 들어맞게 하는 등으로 고안될 수 있다. 시스템은 임의적으로 서브-트레이 내에 1개 이상의 관류 일회용품을 유지하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 관류 일회용품을 서브 트레이에 클립핑할 수 있고, 클립 특징부는 관류 일회용품, 서브-트레이, 추가의 기판 또는 이들의 조합물 상에 존재할 수 있다. 시스템은 임의적으로 캐리어 트레이 내에 서브-트레이를 유지하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브 트레이를 캐리어 트레이에 클립핑할 수 있고, 클립 특징부는 서브-트레이, 캐리어 트레이, 추가의 기판 또는 이들의 조합물 상에 존재한다.The sub-tray may optionally be designed to capture leaks originating from the perfusion disposable or the equipment connection. The sub-tray may optionally include one or more optical windows that facilitate microscopic observation or inspection. This allows the sub-tray to be installed in a microscope or other inspection device, thereby allowing the chips to be observed without having to remove each disposable from the tray. Correspondingly, the sub-tray may optionally be designed to minimize the imaging working distance, for example, by lying flat on or fitting within a microscope stage. The system may optionally include means for retaining one or more perfusion disposables within the sub-tray. For example, the perfusion disposable may be clipped to the sub-tray, and the clip feature may be present on the perfusion disposable, the sub-tray, an additional substrate, or a combination thereof. The system may optionally include means for retaining the sub-tray within a carrier tray. For example, a sub-tray may be clipped to a carrier tray, with the clip feature being on the sub-tray, the carrier tray, an additional substrate, or a combination thereof.
캐리어 트레이와 1개 이상의 서브-트레이 사이에서 원하는 일부 특징부를 분할하는 것이 편리할 수 있다. 예를 들어, 서브-트레이는 광학 윈도우를 제공할 수 있고, 캐리어 트레이는 누출을 포획하도록 고안될 수 있다. 예를 들어, 심지어 캐리어 트레이가 1개의 서브-트레이만을 지지하도록 고안된 경우에도 서브-트레이를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.It may be convenient to partition some desired features between the carrier tray and one or more sub-trays. For example, the sub-tray may provide an optical window, and the carrier tray may be designed to trap leakage. For example, it may be desirable to include a sub-tray even if the carrier tray is designed to support only one sub-tray.
동일한 장비가 상이한 트레이 또는 서브-트레이 유형, 뿐만 아니라 상이한 개수의 트레이를 지지할 수 있다. 예를 들어, 장비는 2개의 상이한 트레이 유형을 수용할 수 있고, 각각의 트레이 유형은 상이한 유형의 관류 일회용품에 대해 고안될 수 있다. 이러한 경우에, 트레이는 본질적으로 상이한 관류-일회용품 유형을 동일한 장비에 적합화시키는 어댑터로서 작용할 수 있다.The same equipment may support different tray or sub-tray types, as well as different numbers of trays. For example, the equipment may accommodate two different tray types, each of which may be designed for a different type of perfusion disposable. In such cases, the trays may essentially act as adapters to adapt different perfusion disposable types to the same equipment.
한 실시양태에서, 본 발명은 또한 1개 이상의 칩, 관류 일회용품, 트레이 또는 서브-트레이를 수용하도록 고안된 현미경 스테이지, 스테이지-삽입체 또는 어댑터 (예를 들어, 스테이지 삽입체를 플런징하는 것)를 고려한다. 이들은 영상화를 위해 수많은 칩을 "적하시키는" 것을 용이하게 할 수 있고, 상기 칩은 스테이지 상에서 안전하게 유지된다 (이로써 예를 들어 현미경 스테이지가 움직임에 따라 흔들리는 것을 피하게 됨).In one embodiment, the invention also contemplates a microscope stage, stage insert or adapter (e.g., plunging stage insert) designed to receive one or more chips, perfusion disposables, trays or sub-trays. These can facilitate "loading" a number of chips for imaging while the chips remain securely on the stage (thereby avoiding, for example, shaking as the microscope stage moves).
C. 관류 일회용품과 장비의 맞물림C. Interlocking of perfusion disposables and equipment
한 실시양태에서, 본 발명은 압력 (양압이건 부압이건 간에)을 1개 이상의 유체 부재에 인가하는, 유체 장치에서 생물학적 배양물을 위한 압력-구동 시스템을 고려한다. 이들 유체 부재에는 예를 들어, 칩, 저장소, 관류 일회용품, 압력 덮개 또는 이들의 조합물이 포함된다. 이러한 시스템에서, 장비 접속부는 필요에 따라 압력을 인가하기 위한 각각의 유체 부재 또는 부재들과 접속한다. 이러한 접속은 전형적으로 기체 밀봉을 정립하는 것과 관련이 있지만, 일부 실시양태에서는 단단한 밀봉이 필요하지 않다 (예를 들어, 기체 누출에도 불구하고 압력-조절은 원하는 압력을 유지할 수 있음). 일반성을 잃지 않고, 하기 설명은 밀봉을 정립하는 것을 나타내지만, 밀봉이 필요하지 않은 실시양태 또한 포함하는 것으로 의도된다. In one embodiment, the present invention contemplates a pressure-driven system for biological culture in a fluidic device that applies pressure (whether positive or negative) to one or more fluidic elements. These fluidic elements include, for example, chips, reservoirs, perfusion disposables, pressure sheaths, or combinations thereof. In such a system, an equipment connection interfaces with each fluidic element or elements for applying pressure as needed. Such connection typically involves establishing a gas seal, although in some embodiments a tight seal is not required (e.g., pressure regulation can maintain a desired pressure despite gas leakage). Without loss of generality, the following description illustrates establishing a seal, but is also intended to include embodiments in which no seal is required.
본 개시내용에서, 생물학적 배양물 장비와 1개 이상의 유체 부재 사이에 압력 접속부를 정립하는 시스템 및 방법이 고려된다. 특히, 한 실시양태에서, 1개 이상의 유체 부재가 장비에 포함된 1개 이상의 압력 매니폴드에 접촉하도록 상승하거나, 상기 1개 이상의 압력 매니폴드가 상기 1개 이상의 유체 부재와 접촉하도록하강하거나, 이들의 조합인 시스템이 고려된다. 일부 실시양태에서, 상기 상승 또는 하강은 다중 유체 부재와 장비를 일제히 맞물리게 하고 (예를 들어, 단일 작동 또는 단일 이동을 통해) (도 9a 및 9b 참고), 동시에 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 본원에서 논의된 관류 매니폴드 조립체의 1개 이상의 실시양태)를 연결시킨다.In the present disclosure, systems and methods are contemplated for establishing a pressure connection between a biological culture device and one or more fluidic elements. In particular, in one embodiment, a system is contemplated wherein one or more fluidic elements are raised to contact one or more pressure manifolds included in the device, or wherein the one or more pressure manifolds are lowered to contact the one or more fluidic elements, or a combination thereof. In some embodiments, the raising or lowering simultaneously engages multiple fluidic elements and the device (e.g., via a single actuation or single movement) (see FIGS. 9A and 9B ), and simultaneously connects multiple microfluidic devices (e.g., one or more embodiments of a perfusion manifold assembly discussed herein).
유체 부재가 상승하는 일부 실시양태는 1개 이상의 유체 부재가 그 위에 배치된 1개 이상의 플랫폼을 포함한다. 이러한 실시양태에서, 1개 이상의 플랫폼을 상승시켜, 1개 이상의 유체 부재의 상기 상승에 영향을 미칠 수 있다 (도 6). 일부 실시양태에서, 장비 또는 시스템은 압력 접속부의 상기 정립과 관련된 상기 상승 또는 하강을 수동으로 달성하기 위해 기계적 수단 (35)을 포함한다. 수동 작동을 위한 이러한 기계적 수단 (35)은 예를 들어 레벨, 풀/푸쉬 놉, 회전 제어 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 사용자-접근가능한 제어 표면의 이동을 포함할 수 있다. Some embodiments in which the fluid element is raised include one or more platforms having one or more fluid elements disposed thereon. In such embodiments, the one or more platforms can be raised to effect said raising of the one or more fluid elements (FIG. 6). In some embodiments, the equipment or system includes mechanical means (35) to manually effect said raising or lowering in relation to said establishment of the pressure connection. Such mechanical means (35) for manual actuation can include movement of a user-accessible control surface, which can include, for example, a level, a pull/push knob, a rotary control, or a combination thereof.
일부 실시양태에서, 장비 또는 시스템은 압력 접속부의 상기 정립과 관련된 상기 상승 또는 하강을 용이하게 하기 위해 기계적 작동기 (51)를 포함한다 (도 9a 및 9b 참고). 이러한 기계적 작동기는 예를 들어 1개 이상의 기압식 구성요소 (52) (예를 들어, 실린더), 수압식 구성요소 (예를 들어, 실린더), 솔레노이드, 전기 모터, 자석 (예를 들어, 기계적으로 제자리로 이동하는 고정된 자석), 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 실시양태에서, 기계적 작동은 컴퓨터로 제어할 수 있다. 일부 실시양태에서, 기계적 작동은 예를 들어 수동 철회를 제공하기 위해 수동 제어 (예를 들어, 상기 기재된 기계적 제어를 위한 임의의 수단을 이용하여)에 의해 증대된다. 장비 상의 사용자 접속부는 이 과정을 제어할 수 있다. In some embodiments, the equipment or system includes a mechanical actuator (51) to facilitate the raising or lowering associated with said establishment of the pressure connection (see FIGS. 9A and 9B ). Such mechanical actuators include, for example, one or more pneumatic components (52) (e.g., a cylinder), hydraulic components (e.g., a cylinder), a solenoid, an electric motor, a magnet (e.g., a fixed magnet that is mechanically moved into place), or a combination thereof. In some embodiments, the mechanical actuation can be computer controlled. In some embodiments, the mechanical actuation is augmented by manual control (e.g., using any of the means for mechanical control described above), for example, to provide manual retraction. A user interface on the equipment can control this process.
작동이 수동인지 자동인지 여부와는 무관하게, 일부 실시양태에서, 시스템은 인가된 기계적 힘을 증가시키기 위한 1개 이상의 기구를 추가로 포함한다. 이는 충분한 또는 충분히 확고한 밀봉을 얻기 위해 압력 접속부 상에 충분한 힘을 제공하는데 바람직할 수 있다. 인가된 기계적 힘을 증가시키기 위한 이러한 기구는 레버, 캠, 기압식 또는 수압식 증폭기, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.Regardless of whether the operation is manual or automated, in some embodiments, the system further comprises one or more mechanisms for increasing the applied mechanical force. This may be desirable to provide sufficient force on the pressure connection to obtain a sufficient or sufficiently firm seal. Such mechanisms for increasing the applied mechanical force may include levers, cams, pneumatic or hydraulic amplifiers, or combinations thereof.
일부 실시양태에서, 기계적 움직임은 관련 기술분야에 공지된 다양한 기계적 구성요소 또는 디자인을 이용하여 제어하고/거나 속박할 수 있다. 이들 기계적 구성요소 또는 디자인에는 예를 들어 레일, 가이드 로트, 피벗, 캠, 4-막대 연결 등이 포함된다. 상승 또는 하강 움직임이 선형일 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없음을 주목하는 것이 중요하다. 예를 들어, 일부 실시양태에서 회전 동작 (예를 들어, 피벗의 경우) 또는 복합 동작 (예를 들어, 연결의 경우)이 바람직하다.In some embodiments, the mechanical motion can be controlled and/or restrained using various mechanical components or designs known in the art. These mechanical components or designs include, for example, rails, guide rods, pivots, cams, four-rod linkages, etc. It is important to note that the rising or falling motion can be, but need not be, linear. For example, in some embodiments, a rotational motion (e.g., in the case of a pivot) or a composite motion (e.g., in the case of a linkage) is desirable.
다양한 기판의 바닥의 상부에 존재하는 상승 또는 하강 및 특징부를 기재하였지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 상기 기재가 측방향 움직임 또는 다른 축을 따른 움직임에도 적용될 수 있고 (반드시 선형 움직임일 필요없음), 임의의 측면 또는 배향 상에 존재하는 특징부에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 추가로, 상기에서 1개 이상의 유체 부재가 1개 이상의 압력 매니폴드 아래에 배치된 것으로 시사되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 대신에 상기 압력 매니폴드가 상기 유체 부재 아래에 있을 수 있음을 (예를 들어, 압력 접속부가 관류 일회용품의 하부 표면에 배치될 수 있음) 이해할 것이다.While the description has described the raised or lowered features as being on the upper side of the bottom of the various substrates, those skilled in the art will appreciate that the description can also apply to lateral movement or movement along other axes (not necessarily linear movement), and can apply to features present on any side or orientation. Additionally, while the description above suggests that one or more fluid elements are disposed below one or more pressure manifolds, those skilled in the art will appreciate that the pressure manifolds can instead be below the fluid elements (e.g., the pressure connections can be disposed on the lower surface of the perfusion disposable).
이 실시양태 (첨부된 도면에 도시됨)는 2가지 역학을 포함하고, 이들 각각은 단일 동작에 의해 6개의 관류 일회용품이 압력 매니폴드 (50)와 접속하는 것을 허용한다. 이 실시양태에서, 압력 매니폴드는 전기적으로 제어된 기압식 작동기를 사용하여 관류 일회용품과 접촉하도록 (또는 임의적으로 관류 일회용품을 커버하는 압력 덮개와 접촉하도록) 하강한다 (도 9b). 작동기의 힘은 캠 시스템을 이용하여 지시되고, 이는 또한 그의 기계적 이점으로 인해 인가된 힘을 증가시킨다. 도시된 기구는 또한 이중-안정성이며, 즉 작동기가 매니폴드를 위 또는 아래로 밀어 내면 매니폴드의 위치를 유지하면서 힘이 해제될 수 있다. 이는 열 감소에 도움이 될 수 있다.This embodiment (illustrated in the attached drawings) includes two mechanics, each of which allows six perfusion disposables to be connected to the pressure manifold (50) in a single motion. In this embodiment, the pressure manifold is lowered into contact with the perfusion disposable (or optionally into contact with a pressure cover covering the perfusion disposable) using an electrically controlled pneumatic actuator (FIG. 9b). The force of the actuator is directed using a cam system, which also increases the applied force due to its mechanical advantage. The illustrated mechanism is also bi-stable, i.e., when the actuator pushes the manifold up or down, the force can be released while maintaining the position of the manifold. This may aid in heat reduction.
D. 압력 매니폴드 및 분배 매니폴드D. Pressure Manifold and Distribution Manifold
압력-구동 시스템의 여러 적용에서, 1개 이상의 압력 공급원을 2개 이상의 유체 부재 (예를 들어, 유체 칩, 관류 일회용품, 저장소, 압력 덮개, 또는 이들의 조합물)에 분배하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 시스템에서 조절기의 개수를 감소시키기 위해 2개 이상의 관류 일회용품이 단일 세트의 압력 조절기를 공유하는 것이 바람직할 수 있다 (예를 들어, 각각의 관류 일회용품에 대한 상이한 세트의 조절기를 제공하는 것과 대조적으로).In many applications of pressure-driven systems, it is desirable to distribute one or more pressure sources to two or more fluid elements (e.g., fluid chips, perfusion disposables, reservoirs, pressure covers, or combinations thereof). For example, it may be desirable for two or more perfusion disposables to share a single set of pressure regulators to reduce the number of regulators in the system (as opposed to providing a different set of regulators for each perfusion disposable, for example).
본 개시내용의 한 측면에서, 장비는 1개 이상의 분배 매니폴드를 포함한다. 상기 분배 매니폴드는 2개 이상의 유체 부재 (예를 들어, 유체 칩, 관류 일회용품, 저장소, 압력 덮개, 또는 이들의 조합물)에 1개 이상의 압력 공급원을 분배하도록 적합화된 1개 이상의 유체 도관 (예를 들어, 기체 채널 또는 튜브)을 포함한다. 상응하게는, 분배 매니폴드는 1개 이상의 압력 주입 포트를 포함할 수 있고, 이는 예를 들어 1개 이상의 압력 조절기와 소통하도록 적합화될 수 있다 (각각의 주입 포트는 단일 또는 다중 조절기와 소통할 수 있음). 한 실시양태에서, 분배 매니폴드는 또한 매니폴드 자체에 통합된 압력 조절 구성요소 (밸브, 압력 감지기, 압력 공급원)를 가질 수 있다. 유사하게, 분배 매니폴드는 예를 들어 1개 이상의 유체 부재와 소통하도록 적합화될 수 있는 2개 이상의 접속부를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 2개 이상의 접속부는 엘라스토머성 또는 유연성 물질을 포함하는 적어도 1개 영역을 포함한다. 그 예로는 실리콘, SEBS, 폴리프로필렌, 고무, 바이톤 등을 비롯한 물질로 제조된 개스킷, o-링 등이 포함된다. 엘라스토머성 또는 유연성 영역을 포함하는 이러한 영역은 유체 밀봉을 제공하거나 개선시키는데 도움이 될 수 있다. 이러한 엘라스토머성 또는 유연성 영역은 또한 유사한 이점을 제공하기 위해 분배 매니폴드가 아닌 압력 매니폴드에 포함될 수 있다. In one aspect of the present disclosure, the device comprises one or more distribution manifolds. The distribution manifold comprises one or more fluid conduits (e.g., gas channels or tubes) adapted to distribute one or more pressure sources to two or more fluid elements (e.g., fluid chips, perfusion disposables, reservoirs, pressure sheaths, or combinations thereof). Correspondingly, the distribution manifold can comprise one or more pressure inlet ports, which can be adapted to communicate with one or more pressure regulators, for example (each inlet port can communicate with a single or multiple regulators). In one embodiment, the distribution manifold can also have pressure regulating components (valves, pressure sensors, pressure sources) integrated into the manifold itself. Similarly, the distribution manifold can comprise two or more connections, which can be adapted to communicate with one or more fluid elements, for example. In some embodiments, the two or more connections comprise at least one region comprising an elastomeric or flexible material. Examples include gaskets, o-rings, etc. made of materials including silicone, SEBS, polypropylene, rubber, Viton, etc. Such regions including elastomeric or flexible regions can help provide or improve fluid sealing. Such elastomeric or flexible regions can also be included in a pressure manifold rather than a distribution manifold to provide similar benefits.
예를 들어 압력-구동 흐름을 제공하기 위해 사용될 수 있는 압력을 분배하는 것 외에도, 분배 매니폴드는 다른 목적을 위해, 예를 들어 (예를 들어, 칩 상의 장기에서 기계적 힘을 작동시키는데) 기계적 압박 또는 압축을 제공하기 위해, 유체 부재 내에 기체 흐름을 생성하기 위해 사용되는 압력을 분배할 수 있다. 더욱이, 분배 매니폴드는 임의적으로 1개 이상의 액체를 분배할 수 있다. 이러한 액체에는 예를 들어 세척 용액, 소독 용액, 작업 액체 (예를 들어, 액체-취급 또는 흐름 제어 목적을 위해), 조직-배양 배지, 시험 작용제 또는 화합물, 생물학적 샘플 (예를 들어, 혈액), 또는 이들의 조합물이 포함될 수 있다. 일부 실시양태에서, 분배 매니폴드는 압력을 전달하기 위해 배치된 작업 유체, 막 및/또는 플런저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 작업 유체를 사용하여, 원하는 압력을 정립하기 위해 필요한 기체의 양을 감소시키거나, 또는 보다 정확한 부피 측정 제어를 용이하게 할 수 있다. 막, 플런저 및/또는 작업 유체를 이용하여, 분배 매니폴드의 상이한 부품에서 사용되는 유체를 격리시킬 수 있다 (예를 들어, 분배 매니폴드의 "저장소 측면" 상에 있는 5% CO2 조직-배양물 기체를 작동 측면에 있는 건조한 공기로부터 격리시킴).In addition to distributing pressure, which may be used, for example, to provide pressure-driven flow, the distribution manifold may distribute pressure used to generate gas flow within the fluidic member for other purposes, such as to provide mechanical compression or compression (e.g., to actuate mechanical force in an organ on a chip). Furthermore, the distribution manifold may optionally dispense one or more liquids. Such liquids may include, for example, a cleaning solution, a disinfecting solution, a working liquid (e.g., for liquid-handling or flow control purposes), tissue-culture media, a test agent or compound, a biological sample (e.g., blood), or combinations thereof. In some embodiments, the distribution manifold may include a working fluid, a membrane, and/or a plunger arranged to transmit the pressure. For example, the use of a working fluid may reduce the amount of gas required to establish a desired pressure, or may facilitate more precise volumetric control. The membrane, plunger, and/or working fluid can be used to isolate the fluids used in different components of the distribution manifold (e.g., isolating the 5% CO2 tissue-culture gas on the "reservoir side" of the distribution manifold from the dry air on the working side).
여러 적용에서, 심지어 장비가 수용할 수 있는 것보다 더 적은 유체 부재가 맞물리는 경우에도 장비의 적절한 기능을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 6개의 관류 일회용품과 접속하도록 고안된 분배 매니폴드를 포함하는 장비가 4개의 관류 일회용품만이 존재하는 경우에도 여전히 장비의 적절한 작동을 지지하는 것이 종종 바람직하다. 예를 들어, 제거된 관류 일회용품에 대해 의도된 접속부를 통해 기체가 방출되는 것이 바람직하지 않을 수 있으며, 따라서 기체 방출은 기체 압력을 감소시킬 수 있거나 또는 기체 공급을 고갈시킬 수 있다. 이러한 고려사항은 분배 매니폴드가 없는 경우에도 (즉, 비분배 압력 매니폴드가 있는 경우에도) 관련이 있다.In many applications, it is desirable to allow proper functioning of the equipment even when fewer fluid elements are engaged than the equipment can accommodate. For example, it is often desirable to support proper operation of the equipment, even when a distribution manifold is designed to interface with six perfusion disposables, when only four perfusion disposables are present. For example, it may be undesirable to have gas escape through the intended connection to a removed perfusion disposable, and thus the gas escape could reduce the gas pressure or deplete the gas supply. These considerations are relevant even in the absence of a distribution manifold (i.e., in the presence of a non-distributed pressure manifold).
본 개시내용의 한 측면에 따라, 압력 매니폴드 (또는 구체적으로 분배 매니폴드)는 매니폴드에 포함된 1개 이상의 유체 (예를 들어, 기체) 도관을 제어가능하게 차단하도록 적합화된 1개 이상의 밸브를 포함할 수 있다. 적합한 다양한 밸브, 예컨대 핀치 밸브, 스크류 밸브, 니들 밸브, 볼 밸브, 스프링-로딩된 밸브, 포펫 밸브, 우산 밸브, 벨빌(Belleville) 밸브 등이 관련 기술분야에 공지되어 있다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 밸브는 사용자에 의해 제어된다. 예를 들어, 사용자는 사용중인 관류 일회용품의 구성과 일치하도록 밸브를 구성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 밸브는 전자적으로 제어된다. 예를 들어, 소프트웨어는 실험 설정에 대한 지식 또는 그에 이용가능한 다른 정보에 따라 밸브를 구성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들어 유체 부재가 제거된 경우 기체 라인을 차단하기 위해, 1개 이상의 밸브는 의도한 유체 부재가 존재하는지 여부를 감지함으로써 제어된다. 이러한 감지는 전기적 수단 (예를 들어, 접촉 스위치, 회로 폐쇄 전도체), 광학 수단 (예를 들어, 광학 게이트), 자성 수단 (예를 들어, 자성 스위치), 또는 기계적 수단 (예를 들어, 레버, 버튼)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 감지 부재는 개재된 소프트웨어 또는 전자 하드웨어를 사용하여 1개 이상의 밸브에 영향을 미친다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 감지 부재는 1개 이상의 밸브에 직접적으로 (예를 들어, 밸브와의 기계적 커플링에 의해 또는 밸브로의 전기적 신호전달에 의해) 영향을 미친다. 구체적인 예로서, 관류 일회용품의 존재는 돌출 특징부를 누르는 작용을 할 수 있고, 상기 돌출 특징부는 밸브의 상태에 영향을 미친다. 일부 실시양태에서, 눌려진 돌출 특징부가 밸브에 직접적으로 작용하여 유량을 증가시킬 수 있기 때문에, 이러한 구성은 예를 들어 핀치 밸브, 스프링 밸브, 포펫 밸브 또는 우산 밸브에 아주 적합하다. According to one aspect of the present disclosure, a pressure manifold (or more specifically, a distribution manifold) can include one or more valves adapted to controllably close one or more fluid (e.g., gas) conduits contained within the manifold. A variety of suitable valves are known in the art, such as pinch valves, screw valves, needle valves, ball valves, spring-loaded valves, poppet valves, umbrella valves, Belleville valves, and the like. In some embodiments, the one or more valves are user controlled. For example, the user can configure the valves to match the configuration of the perfusion disposable being used. In some embodiments, the one or more valves are electronically controlled. For example, software can configure the valves based on knowledge of the experimental setup or other information available to it. In some embodiments, the one or more valves are controlled by sensing whether an intended fluid absence is present, for example, to close a gas line when the fluid absence is removed. Such sensing may include electrical means (e.g., contact switches, circuit breaker conductors), optical means (e.g., optical gates), magnetic means (e.g., magnetic switches), or mechanical means (e.g., levers, buttons). In some embodiments, the one or more sensing elements influence the one or more valves using embedded software or electronic hardware. In some embodiments, the one or more sensing elements directly influence the one or more valves (e.g., by mechanical coupling with the valve or by electrical signaling to the valve). As a specific example, the presence of the perfusion disposable may act to depress a protruding feature, which in turn affects the state of the valve. In some embodiments, such a configuration is well suited for pinch valves, spring valves, poppet valves, or umbrella valves, since the depressed protruding feature can act directly on the valve to increase flow rate.
일부 실시양태에서, 유체 부재와의 1개 이상의 접속부에서 상기 1개 이상의 밸브를 포함하는 것이 바람직하거나 편리하다. 이는 예를 들어 배출구에 존재하는 힘에 반응하는 수많은 성공적인 밸브 디자인이 공지되어 있기 때문에 바람직할 수 있다. 이러한 밸브의 예에는 슈레이더 밸브, 던롭(Dunlop) 밸브, 프레스타(Presta) 밸브, 우산 밸브, 이들의 변형체 및 관련된 밸브가 포함된다. 구체적인 예로서, 압력 덮개가 존재할 때 이것이 슈레이더 밸브의 중심 줄기를 누르도록 작용하여 기체 흐름을 허용하도록, 슈레이더 밸브가 압력 덮개로의 접속부에 통합될 수 있다. In some embodiments, it is desirable or convenient to include one or more of the valves at one or more of the connections with the fluid element. This may be desirable, for example, because many successful valve designs are known that respond to forces present at the outlet. Examples of such valves include Schrader valves, Dunlop valves, Presta valves, umbrella valves, variations thereof, and related valves. As a specific example, a Schrader valve may be incorporated at the connection to the pressure cover, such that when the pressure cover is present, it acts to press against the central stem of the Schrader valve, thereby allowing gas flow.
상기 기재된 바와 같이 유체 부재로의 접속부에 포함되기에 적합한 밸브는 종종 밸브의 중앙에 위치한 그들의 제어 특징부를 갖는다 (예를 들어, 슈레이더 밸브의 핀) (도 11a). 그러나, 이는 일부 잠재적인 실시양태에서 어려움을 안고 있을 수 있는데, 상응하는 특징부가 이러한 중앙 제어 특징부를 누르도록 유체 부재 상에 제공되어야 하기 때문이다. 대안적인 접근법이 본원에서 기재된다. 도 11a 및 11d에 도시된 바와 같이, 압력 매니폴드 (50) 또는 분배 매니폴드는 밸브 (59), 예컨대 슈레이더 밸브 (또는 상기 기재된 임의의 밸브)를 포함할 수 있고, 셔틀 (61)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 셔틀은 잠재적인 유체 부재의 위치와 대면하는 제1 표면, 및 상기 밸브와 대면하는 제2 표면을 포함한다. 제1 표면은 원하는 위치에서 유체 부재로부터의 접촉을 허용하도록 고안된다. 예를 들어, 제1 표면은 예를 들어 압력 덮개 (11) 상에 존재할 수 있는 포트의 주변부로부터의 접촉을 수용하도록 고안될 수 있다 (도 11d). 제2 표면은 예를 들어 밸브의 중심에 있을 수 있는 상기 밸브의 제어 표면과 기계적으로 맞물리도록 고안된다. 이 접근법의 추가의 이점은 셔틀의 두께를 조정하여 예를 들어 밸브가 개방시킬 유체 부재로부터의 거리를 제어할 수 있다는 점이다. As described above, valves suitable for inclusion in a connection to a fluid member often have their control feature located centrally on the valve (e.g., the pin of a Schrader valve) ( FIG. 11a ). However, this can be difficult in some potential embodiments, since a corresponding feature must be provided on the fluid member to depress this central control feature. An alternative approach is described herein. As shown in FIGS. 11a and 11d , a pressure manifold (50) or a distribution manifold may include a valve (59), such as a Schrader valve (or any of the valves described above), and may further include a shuttle (61). The shuttle includes a first surface facing a potential fluid member location, and a second surface facing the valve. The first surface is designed to accept contact from the fluid member at a desired location. For example, the first surface may be designed to receive contact from the periphery of a port, such as may be present on the pressure cover (11) ( FIG. 11d ). The second surface is designed to mechanically engage with a control surface of the valve, which may be, for example, at the center of the valve. An additional advantage of this approach is that the thickness of the shuttle can be adjusted to control, for example, the distance from the fluid body that the valve will open.
도 11a 및 11c에 추가로 도시된 바와 같이, 접속부는 임의적으로 탄성, 유연성 또는 변형가능한 기판, 예컨대 유연성 막 (예를 들어, 실리콘 막) (60)에 의해 적어도 부분적으로 커버될 수 있다. 이러한 탄성, 유연성 또는 변형가능한 기판의 존재는 매니폴드 (50)에 대한 유체 부재의 밀봉을 보조할 수 있다. 탄성, 유연성 또는 변형가능한 기판은 예를 들어 막, 개스킷 또는 적합하게 성형된 플러그일 수 있고, 이는 예를 들어 실리콘, SEBS, 바이톤, 폴리프로필렌, 고무, PTFE 등을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 탄성, 유연성 또는 변형가능한 기판은 추가의 구성요소 (예를 들어, 이 실시예에서 커버 플레이트 (63))에 의해 그를 포획함으로써 제자리에서 유지될 수 있다. 그러나, 탄성, 유연성 또는 변형가능한 기판은 또한 다양한 다른 방식으로, 예를 들어 결합, 부착, 용접 등에 의해 유지될 수 있다. As further illustrated in FIGS. 11A and 11C , the connection portion may optionally be at least partially covered by an elastic, flexible or deformable substrate, such as a flexible membrane (e.g., a silicone membrane) (60). The presence of such an elastic, flexible or deformable substrate may assist in sealing the fluid member to the manifold (50). The elastic, flexible or deformable substrate may be, for example, a membrane, a gasket or a suitably shaped plug, which may comprise, for example, silicone, SEBS, Viton, polypropylene, rubber, PTFE, or the like. As illustrated, the elastic, flexible or deformable substrate may be held in place by capturing it by an additional component (e.g., a cover plate (63) in this embodiment). However, the elastic, flexible or deformable substrate may also be held in place in various other ways, such as by bonding, adhering, welding, etc.
본원에서 도 9b, 11a 및 11d에 도시된 실시양태의 원하는 기능이 예시적으로 도시된다: 장비 접속부 주변에 융기부를 갖는 관류 매니폴드 조립체 (10)의 압력 덮개 (11)를 압력 매니폴드 (50)와 접촉시킨다. 덮개가 밸브와 가깝게 이동함에 따라, 덮개의 융기부가 매니폴드의 실리콘 막에 대해 압력 밀봉을 형성하기 시작한다. 덮개가 전진하면, 셔틀이 서서히 위로 이동하고 일부 지점에서 슈레이더 밸브 (59)의 중심 핀 또는 포펫 (65)을 누르기 시작한다. 그러나, 상기 예에 따라, 셔틀은 밸브의 핀이 슈레이더 밸브 (59)를 개방시키기에 충분하도록 누르기 전에 충분히 양호한 기체 밀봉이 형성되도록 고안될 것이다. 밸브가 개방되면 (이상적으로 이전이 아님) 기체가 매니폴드 (50)와 압력 덮개 (11) 사이에서 흐를 수 있다. 이 실시예에서, 슈레이더 밸브가 단일 유닛으로서 관류 일회용품 (또는 압력 덮개)의 존재를 감지하는 것이 아니라 각각의 압력-덮개 융기부의 존재를 독립적으로 감지한다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 이러한 실시양태는 이들이 압력 덮개 또는 관류 일회용품의 상이한 구성, 예를 들어 도시된 5개의 포트 중 4개만을 사용하는 구성을 수용할 수 있다는 점에서 추가의 이점을 제공할 수 있다.Hereinafter, the desired functionality of the embodiments illustrated in FIGS. 9b, 11a and 11d will be exemplified: a pressure cover (11) of a flow manifold assembly (10) having a raised portion around an equipment connection is brought into contact with the pressure manifold (50). As the cover is advanced closer to the valve, the raised portion of the cover begins to form a pressure seal against the silicone membrane of the manifold. As the cover advances, the shuttle slowly moves upward and at some point begins to press against the center pin or poppet (65) of the Schrader valve (59). However, according to the example, the shuttle will be designed such that a sufficiently good gas seal is formed before the pin of the valve is sufficiently pressed to open the Schrader valve (59). Once the valve is opened (and ideally not before), gas can flow between the manifold (50) and the pressure cover (11). It is important to note that in this embodiment, the Schrader valve does not sense the presence of the perfusion disposable (or pressure cover) as a single unit, but rather independently senses the presence of each pressure-cover ridge. Such embodiments may provide an additional advantage in that they can accommodate different configurations of pressure covers or perfusion disposables, for example, a configuration that uses only four of the five ports shown.
도 10a는 분배 매니폴드인 압력 매니폴드 (50)의 PD 맞물림면 (54)의 한 실시양태를 도시하고, 유체 부재에 대한 기체 밀봉을 개선시키기 위해 개스킷으로 작용하는 엘라스토머성 영역을 도시한다. 이 실시양태에서, 기체 밀봉은 이들 엘라스토머성 영역을 관류 일회용품 (10) 상에 배치된 압력 덮개 (11)의 상부에 존재하는 융기부에 대해 압축함으로써 형성될 수 있다. 도시된 분배 매니폴드 (50)는 6개의 압력 덮개 각각에 압력-구동 흐름을 일으키기 위해 사용되는 압력 (양압 또는 부압) 뿐만 아니라, 포함된 칩 상의 장기 장치 내에서 기계적 스트레치를 작동시키기 위해 사용되는 압력 (양압 또는 부압)을 분배할 수 있다 (이 예에서, 이들 각각은 관류 일회용품 내에 배치되고, 상기 관류 일회용품은 압력 덮개로 커버됨). 도시된 분배 매니폴드는 몇몇 슈레이더-유사 밸브를 포함한다 (도 11d 참고).FIG. 10a illustrates one embodiment of a PD mating surface (54) of a pressure manifold (50), which is a distribution manifold, and illustrates elastomeric regions that act as gaskets to improve the gas seal against the fluidic voids. In this embodiment, the gas seal can be formed by compressing these elastomeric regions against a raised portion present on top of a pressure cover (11) disposed on a perfusion disposable (10). The illustrated distribution manifold (50) can distribute pressure (positive or negative) used to induce pressure-driven flow to each of the six pressure covers, as well as pressure (positive or negative) used to actuate mechanical stretch within the long-term device on the chip contained therein (in this example, each of which is disposed within a perfusion disposable, said perfusion disposable being covered by a pressure cover). The illustrated distribution manifold includes several Schrader-like valves (see FIG. 11d ).
매니폴드가 PD와 맞물림에 따라, 밸브 밀봉부는 커버의 상부에 있는 밀봉 투쓰 또는 융기부 (도 2c 참고)와 맞물려서, 매니폴드로부터 저장소 챔버로 가압된 기체를 전달하기 위한 밀봉을 형성한다. 포펫 (65) (도 11d)은 밸브 밀봉부를 압축하기 위해 커버 상의 밀봉 투쓰에 대한 경질 표면을 제공하도록 백킹으로서 작용한다. 이는 커버로부터 슈레이더 밸브 (59)로 하중을 전달하여, PD가 제 위치에 있을 때 이를 작동시킨다. 동시에, 슈레이더 밸브 (또는 유사한 유형의 밸브 시스템)는 PD 커버와 맞물림으로써 작동하여, 압력 조절기로부터 PD로 모든 기체가 흐르게 한다. PD가 각각의 위치에 있지 않은 경우, 밸브는 임의의 기체 흐름을 방지한다. As the manifold engages the PD, the valve seal engages the sealing teeth or ridges (see FIG. 2c) on the top of the cover to form a seal for transferring pressurized gas from the manifold to the storage chamber. The poppet (65) (FIG. 11d) acts as a backing to provide a hard surface against the sealing teeth on the cover to compress the valve seal. This transfers the load from the cover to the Schrader valve (59), thereby operating it when the PD is in position. At the same time, the Schrader valve (or similar type of valve system) engages the PD cover, thereby operating all gas from the pressure regulator to the PD. When the PD is not in its respective position, the valve prevents any gas flow.
스프링 셔틀 (55) (도 10b)은 커버 조립체 (11)에 하중을 제공하여 저장소 챔버-커버 조립체 밀봉부 (예를 들어, 압력 덮개-대-저장소 밀봉부)를 생성한다 (도 2d). 작동시, PD가 맞물릴 때 밸브 밀봉부의 편향 및 포펫 (65)의 변위가 일어난다. A spring shuttle (55) (Fig. 10b) provides a load to the cover assembly (11) to create a reservoir chamber-to-cover assembly seal (e.g., a pressure cover-to-reservoir seal) (Fig. 2d). In operation, when the PD is engaged, there is deflection of the valve seal and displacement of the poppet (65).
대안적으로, 덮개 압축기 (도 10c)는 커버 조립체에 하중을 제공하여 저장소 챔버-커버 조립체 밀봉부 (예를 들어, 압력 덮개-대-저장소 밀봉부)를 생성한다.Alternatively, a cover compressor (Fig. 10c) provides a load to the cover assembly to create a reservoir chamber-to-cover assembly seal (e.g., a pressure cover-to-reservoir seal).
한 실시양태에서, 각각의 밸브 조립체는 압력이 각각의 밀봉부에 독립적으로 인가되는 것을 가능하게 하는 내장된 임의적인 스프링, 굴곡성 또는 탄성 구성요소를 갖는다. 한 실시양태에서, 스프링 (또는 유사한 부재)은 밸브 기능의 통합된 부분이지만, 저장소 덮개 상의 밀봉 투쓰에 압력을 인가하기 위해 이를 사용함으로써 추가의 기능을 가질 수 있다. 스프링 (또는 유사한 부재)은 유체 부재에 대해 셔틀을 복구하고 압력을 인가하도록 작동하여, 기체 밀봉을 제공하거나 개선시킬 수 있다. 이 하중을 덮개 상에 있는 각각의 밀봉 부재에 독립적으로 적용하여, 제조 허용 오차로 인한 변동 및 여러 PD가 장비 상에 로딩되는 방법 모두에 대해 더욱 견고한 디자인이 생성된다. In one embodiment, each valve assembly has an optional spring, flexure or elastic component built in that allows pressure to be applied independently to each seal. In one embodiment, the spring (or similar member) is an integral part of the valve function, but may have additional functionality by being used to apply pressure to the sealing teeth on the reservoir cover. The spring (or similar member) may be operative to restore the shuttle and apply pressure to the fluid element, thereby providing or improving a gas seal. By applying this load independently to each sealing element on the cover, a more robust design is created with respect to both variations due to manufacturing tolerances and how multiple PDs are loaded onto the equipment.
일부 실시양태에서, 1개 이상의 기재된 밸브는 소프트웨어 또는 사용자에 의해 제어된다. 예를 들어, 사용자 또는 소프트웨어는 심지어 유체 부재 (예를 들어, 관류 일회용품)가 상응하는 접속부에 존재하는 경우에도 기체 흐름을 차단하는 것을 목적으로 할 수 있다. 예를 들어, 이는 아마도 유체 부재가 손상되어 유체 부재로 과량의 기체 흐름이 있음을 사용자가 의심하거나 소프트웨어 또는 감지기가 검출하는 경우에 바람직할 수 있다. 압력 매니폴드 (분배 매니폴드이건 아니건 간에)는 감지기, 예를 들어, 압력 감지기, 유량 감지기 등을 추가로 포함할 수 있다. In some embodiments, one or more of the described valves are software or user controlled. For example, the user or software may wish to block gas flow even when a fluid member (e.g., a perfusion disposable) is present at the corresponding connection. For example, this may be desirable if the user suspects or the software or a sensor detects that the fluid member is damaged and is causing excessive gas flow into the fluid member. The pressure manifold (whether a distribution manifold or not) may additionally include sensors, such as pressure sensors, flow sensors, etc.
E. 압력 및 유량 제어E. Pressure and flow control
한 실시양태에서, 장치의 1개 이상의 미소채널을 통해 5 내지 200 uL/hr, 및 더욱 바람직하게는 10 내지 60 uL/hr의 유속이 바람직하다. 한 실시양태에서, 이 유속은 압력 매니폴드 (상기 기재됨)로부터 인가된 기체 압력에 의해 제어된다. 예를 들어, 0.5 내지 1 kPa이 인가될 때, 이 공칭 압력은 한 실시양태에서 15 uL/hr 내지 30 uL/hr의 유속을 생성한다.In one embodiment, a flow rate of from 5 to 200 uL/hr, and more preferably from 10 to 60 uL/hr, is preferred through one or more microchannels of the device. In one embodiment, this flow rate is controlled by the gas pressure applied from the pressure manifold (described above). For example, when 0.5 to 1 kPa is applied, this nominal pressure produces a flow rate of from 15 uL/hr to 30 uL/hr in one embodiment.
시간에 걸쳐 상기 기체 압력에 대한 제어를 유지하는 (그리고 그에 의해 유량에 대한 제어를 유지하는) 것 외에도, 일부 실시양태에서, 관류 일회용품에 대해 매니폴드를 맞물리게 하거나 분리하는 공정에 의해 인가될 수 있는 기체 압력도 다루어야 한다. 즉, 특별한 실시양태에서, 매니폴드의 맞물림 단계가 관류 일회용품에 포함된 저장소 내에 존재하는 기체에 대해 100 kPa만큼의 압력 급증을 발생시키는 것으로 관찰되었다. 이는 유속에서의 급증 및/또는 커플링된 미소유체 장치에 대한 바람직하지 않은 압력을 초래할 수 있다. 커플링된 미소유체 장치가 막을 포함하는 특별한 경우에, 바람직하지 않은 압력 급증은 막을 변형시키고, 막통과 흐름을 초래하고/거나 임의의 포함된 세포를 손상시킬 수 있다. In addition to maintaining control over the gas pressure (and thereby control over the flow rate) over time, in some embodiments, the gas pressure that may be applied by the process of engaging or disengaging the manifold to the perfusion disposable must also be addressed. That is, in particular embodiments, the engaging step of the manifold has been observed to produce a pressure spike of as much as 100 kPa for the gas present within the reservoir contained within the perfusion disposable. This may result in a spike in flow rate and/or undesirable pressure on the coupled microfluidic device. In particular cases where the coupled microfluidic device comprises a membrane, the undesirable pressure spike may deform the membrane, result in transmembrane flow, and/or damage any contained cells.
이론에 구애되지 않고, 매니폴드에 의해 압력 덮개에 인가된 기계적 힘이 압력 덮개 또는 관류 일회용품에 포함된 1개 이상의 순응성 물질을 변형시키기 때문에 (예를 들어, 임의의 개스킷 등을 압축시킴), 상기 기재된 압력 급증이 발생할 수 있다. 이러한 변형은 저장소에 존재하는 기체의 부피를 감소시켜 그의 압력을 증가시키도록 작용할 수 있다. 부압 급증을 유도하는 반대 효과는 매니폴드 분리 동안에 발생할 수 있고; 관련 기술분야의 통상의 기술자라면, 이러한 논의가 주로 매니폴드 맞물림에 대해 전형적인 정압 급증을 고려하지만, 매니폴드 분리 동안에 전형적일 수 있는 부압 급증에도 유사하게 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 정압이건 부압이건 간에, 저장소에서의 기체 부피가 적을 경우에 (이는 저장소에서의 액체 부피가 많을 경우에 발생할 수 있음, 예를 들어 바람직한 실시양태에서 부피가 3 밀리리터 초과일 때, 특히 5 밀리리터 초과일 때) 급증이 특히 문제가 될 수 있다. 전형적으로 과도한 압력이 배기되어야 하기 때문에 이들 맞물림 급증은 소멸되는데 시간이 걸릴 수 있다. 압력 덮개가 여과기를 포함하는 실시양태에서, 이 여과기는 배기에 대해 지배적인 저항을 제공할 수 있고, 이는 압력 급증 소멸의 동역학을 지시한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 이러한 급증을 피하고, 급증의 크기를 감소시키고/거나 급증의 지속시간을 감소시키기 위해 시스템에서 배기 저항을 감소시키는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 카트리지 삽입 및 제거 동안에 압력 급증을 완화시키기 위해 여과기를 선택하는 것을 고려한다. Without being bound by theory, the pressure surge described above may occur because mechanical force applied to the pressure cover by the manifold deforms one or more compliant materials contained in the pressure cover or the perfusion disposable (e.g., compressing any gaskets, etc.). This deformation may act to decrease the volume of gas present in the reservoir, thereby increasing its pressure. The opposite effect of inducing a negative pressure surge may occur during manifold separation; those skilled in the art will appreciate that while this discussion primarily considers positive pressure surges typical of manifold engagement, it may similarly apply to negative pressure surges that may be typical of manifold separation. Whether positive or negative, surges can be particularly problematic when the gas volume in the reservoir is small (which may occur when the liquid volume in the reservoir is large, e.g., greater than 3 milliliters, and particularly greater than 5 milliliters in preferred embodiments). These engagement surges can take time to dissipate, typically because the excess pressure must be vented. In embodiments where the pressure cover comprises a strainer, the strainer may provide a dominant resistance to exhaust, which dictates the dynamics of pressure surge dissipation. In one embodiment, the present invention contemplates reducing the exhaust resistance in the system to avoid such surges, reduce the size of the surges, and/or reduce the duration of the surges. In one embodiment, the present invention contemplates selecting a strainer to mitigate pressure surges during cartridge insertion and removal.
이와 관련하여, 도 2를 참고한다. 도 2a는 여과기 (38) 및 개스킷에서의 상응하는 구멍 (39)과 회합된 다수개의 포트 (예를 들어, 관통-구멍 포트)를 갖는 커버 또는 덮개를 포함하는 커버 조립체 (11)의 한 실시양태의 분해도이다. 도 2b는 여과기 (38) 및 개스킷이 커버 내애 (및 아래에) 위치하는 커버 조립체의 동일한 실시양태를 도시한다. 한 실시양태에서, 배출 압력 포트에 대한 여과기는 낮은 기체-흐름 저항을 위해 선택된다. 예를 들어, 저항을 감소시키고 매니폴드-맞물림 관련된 기체 압력 (상기 논의됨)을 신속히 소멸시켜서 유속에서의 연장된 급증을 피하기 위해, 일부 실시양태는 (주입 압력 포트에서 사용되는) 0.2 마이크로미터 여과기 대신에 25 마이크로미터 여과기를 사용한다. 특별한 실시양태에서, 평균 공극 크기가 25 um인 여과기 (포렉스로부터 상업적으로 입수가능함, 여과기 4901)는 두께가 1/8 인치일 때 멸균성을 손상시키지 않는다. 이들 여과기는 그들의 큰 공극 크기에도 불구하고 (전형적인 박테리아/포자보다 훨씬 더 큼) 이전에 언급된 여과기 막/시트에 비해 유의하게 더 두꺼운 그들의 두께를 통해 복잡한 통로를 생성함으로써 멸균성을 유지한다.In this regard, see FIG. 2. FIG. 2a is an exploded view of one embodiment of a cover assembly (11) including a cover or lid having a plurality of ports (e.g., through-hole ports) associated with corresponding apertures (39) in a strainer (38) and a gasket. FIG. 2b illustrates the same embodiment of a cover assembly with the strainer (38) and gasket positioned within (and beneath) the cover. In one embodiment, the strainer for the discharge pressure port is selected for low gas-flow resistance. For example, some embodiments use a 25 micron strainer instead of the 0.2 micron strainer (used at the inlet pressure port) to reduce resistance and to rapidly dissipate manifold-engagement-related gas pressure (discussed above) to avoid prolonged spikes in flow rate. In a special embodiment, filters having an average pore size of 25 um (commercially available from Porex, Filter 4901) do not compromise sterility when the thickness is 1/8 inch. These filters maintain sterility despite their large pore size (much larger than typical bacteria/spores) by creating complex passageways through their thickness, which is significantly thicker than previously mentioned filter membranes/sheets.
주입 및 배출 압력 포트의 디자인이 배기 저항과 관련하여 상이한 처리를 요구할 수 있음을 주목하는 것이 중요하다. 예를 들어, 관류 일회용품 또는 미소유체 장치가 저항기를 포함하는 실시양태에서, 저항기 쪽에 인가된 압력 (저항기가 관심 영역의 상류 또는 하류에 설치되었건 간에)은 전형적으로 관심 영역 (예를 들어 세포를 포함할 수 있음)에 대해 직접적으로 작용하지 않는다. 이는 예를 들어 저항기를 통한 액체 흐름이 압력 저하를 발생시키는 경우일 수 있다. 반대로, 어느 정도의 절연을 제공할 만큼 충분한 압력 저하가 없을 수 있기 때문에, (주입구이건 배출구이건 간에) 저항기가 없는 쪽에서의 압력 급증은 관심 영역에 대해 직접적으로 작용할 수 있다. 관심 영역의 주입구 쪽에 저항기가 있는 특별한 예에서, 주입구에 대한 압력 급증은 유속에서의 상응하는 급증을 생성할 수 있지만, 압력의 최소 증가가 관심 영역 내부에서 경험되고; 반대로, 배출구에 대한 압력 급증은 유속에서의 급증 및 경헙된 압력에서의 급증 둘 다를 생성할 수 있다. 일부 적용에서, 예를 들어 미소유체 장치가 막을 포함하는 경우에, 관심 영역에서의 압력은 유속에서의 일시적인 급증에 비해 유의하게 더 해로울 수 있다. 따라서, 이 실시예에서 배출 포트에서 낮은-저항 여과기만을 포함하고 주입 포트에서는 더 전형적인 (높은 저항) 여과기를 포함하는 것이 권고될 수 있으며, 이는 이들이 유량 조절에 대한 이점을 제공할 수 있기 때문이다 (본 개시내용에서 추가로 논의됨).It is important to note that the design of the inlet and outlet pressure ports may require different handling with respect to exhaust resistance. For example, in embodiments where the perfusion disposable or microfluidic device includes a resistor, the pressure applied to the resistor side (whether the resistor is installed upstream or downstream of the region of interest) typically does not act directly on the region of interest (which may, for example, include cells). This may be the case, for example, where liquid flow through the resistor creates a pressure drop. Conversely, a pressure surge on the side without the resistor (whether at the inlet or outlet) may act directly on the region of interest, since there may not be sufficient pressure drop to provide some degree of insulation. In the particular example where there is a resistor on the inlet side of the region of interest, a pressure surge on the inlet may create a corresponding surge in flow rate, but the minimal increase in pressure is experienced within the region of interest; conversely, a pressure surge on the outlet may create both a surge in flow rate and a surge in experienced pressure. In some applications, for example where the microfluidic device comprises a membrane, the pressure in the region of interest may be significantly more detrimental than a transient spike in flow rate. Therefore, it may be advisable in this embodiment to include only a low-resistance filter at the discharge port and a more conventional (high-resistance) filter at the inlet port, as these may provide an advantage in flow modulation (as discussed further herein).
맞물림/분리 급증 문제를 논의하였고, 이제 특히 낮은 압력 범위에서 기체 압력의 제어 문제를 다룬다. 일부 상업적으로 입수가능한 압력 조절기 (또는 압력 제어기)는 0 초과인 압력 하한을 갖는 조정가능한 압력 범위를 공시한다. 예를 들어, SMC ITV-0011 조절기는 1 내지 100 kPa 범위의 압력 제어를 위해 마케팅된다 (0 내지 1 kPa 범위에서 그들의 선형성이 불량한 것으로 관찰되었음). 일부 적용에서, 그럼에도 불구하고 상업적으로 입수가능한 조절기의 명시된 또는 선형 범위보다 낮은 압력에 상응하는 유속을 달성하는 것이 바람직할 수 있다. 더욱이, 상업적으로 입수가능한 압력 조절기의 정확도는 전형적으로 "전체 범위"의 백분율이며, 이는 압력의 하한에서의 제어가 보다 큰 변동성 백분율을 특징으로 한다는 것을 암시한다. 일부 적용에서, 이는 사용가능한 범위의 하한에 대한 압력 제어에서의 낮은 정확도 또는 충실도로 해석될 수 있다. 한 실시양태에서, 이들 과제 중 하나 또는 둘 다는 압력 작동 방법에 포함되는 "펄스-폭 변조"의 형태에 의해 다루어진다. Having discussed the interlock/separation surge problem, we now address the problem of controlling gas pressure, particularly in the lower pressure range. Some commercially available pressure regulators (or pressure controllers) advertise an adjustable pressure range with a lower pressure limit that is greater than zero. For example, the SMC ITV-0011 regulator is marketed for pressure control in the range of 1 to 100 kPa (although their linearity has been observed to be poor in the range of 0 to 1 kPa). In some applications, it may nevertheless be desirable to achieve flow rates corresponding to pressures lower than the stated or linear range of the commercially available regulator. Furthermore, the accuracy of commercially available pressure regulators is typically a percentage of "full range," implying that control at the lower pressure limit is characterized by a greater percentage of variability. In some applications, this may translate into poor accuracy or fidelity in pressure control for the lower end of the usable range. In one embodiment, one or both of these challenges are addressed by a form of "pulse-width modulation" incorporated into the pressure actuation method.
이와 관련하여, 도 6을 참고한다. 한 실시양태에서, 배양 모듈 (30)은 조립체-칩 조합물을 위치시키기 위한 제거가능한 트레이 (32), 압력 표면 (33), 및 압력 제어기 (34)를 포함한다. 한 실시양태에서, 트레이 (32)를 배양 모듈 (30)에 위치시키고, 트레이 기구 (35)를 통해 위로 이동시켜 트레이 (32)를 배양 모듈의 압력 표면 (33)과 맞물리게 하며, 즉 관류 매니폴드 조립체의 커버 또는 덮개 (11)가 배양 모듈의 압력 표면과 맞물리게 한다. 압력 제어기가 내내 "켜져 있는" 것이 아니라, 이들이 "켜짐" 및 "꺼짐" (또는 2개 이상의 설정치 사이에서) 패턴으로 스위칭된다. 따라서, 상기 스위칭 패턴은 1개 이상의 저장소에서의 액체 작용 압력의 평균 값이 원하는 값에 상응하도록 선택될 수 있다. 이러한 접근법은 펄스-폭 변조 (PWM), 펄스-밀도 변조 (PDM), 델타-시그마 변조 (DSM) 기술 및 전기 공학 분야에 공지된 유사한 기술과 유사하다. 펄스-폭 변조의 경우, 예를 들어, 규칙적인 스위칭 기간이 선택된다. 각각의 기간 내에서 압력 제어기는 원하는 지속기간 동안 설정 압력에 대해 켜거나 나머지 스위칭 기간 동안 꺼질 수 있다. 스위치 켜짐 시간이 꺼짐 시간보다 길수록, 인가된 전체 평균 압력이 높아진다. 용어 "사용 주기(duty cycle)"는 스위칭 기간에 대한 "켜짐" 시간의 비율을 기재하고; 낮은 사용 주기는 압력이 대부분의 시간 동안 꺼져 있기 때문에 낮은 압력에 상응한다. 사용 주기는 백분율로 표시되고, 100%는 완전한 "켜짐"이다. 압력 제어기와 함께 이러한 유형의 "펄스-폭 변조"를 이용함으로써, 해당 범위에서 선형 제어를 제공하지 않는 조절기를 사용하여 평균 기체 압력을 1 kPa 미만으로 신뢰가능하게 유지할 수 있는 것으로 확인되었다. 특별한 실시양태에서, 압력 조절기는 1 kPa 내지 100 kPa의 압력에 대해 그의 전형적인 "선형" 방식으로 사용되고, 0 kPa 내지 1 kPa의 평균-압력 설정치에 대해 2kPa의 "켜짐 압력" 및 0 kPa의 "꺼짐 압력"을 이용하여 펄스-폭 변조로 스위칭된다. 다른 예에서, 펄스-폭, 펄스-밀도 또는 델타-시그마 변조는 0.3 내지 0.8 kPa의 평균 압력을 제어하기 위해 사용될 수 있다. In this regard, see FIG. 6 . In one embodiment, the culture module (30) comprises a removable tray (32) for positioning the assembly-chip combination, a pressure surface (33), and a pressure controller (34). In one embodiment, the tray (32) is positioned in the culture module (30) and moved upwardly via the tray mechanism (35) such that the tray (32) engages the pressure surface (33) of the culture module, i.e., the cover or lid (11) of the perfusion manifold assembly engages the pressure surface of the culture module. Rather than the pressure controllers being "on" all the time, they are switched in a pattern of "on" and "off" (or between two or more settings). Thus, the switching pattern can be selected such that the average value of the liquid working pressure in one or more reservoirs corresponds to a desired value. This approach is similar to pulse-width modulation (PWM), pulse-density modulation (PDM), delta-sigma modulation (DSM) techniques and similar techniques known in the electrical engineering arts. In the case of pulse-width modulation, for example, regular switching periods are selected. Within each period, the pressure controller can be switched on for the desired duration at the set pressure or switched off for the remainder of the switching period. The longer the switching-on time is compared to the switching-off time, the higher the overall average pressure applied. The term "duty cycle" describes the ratio of the "on" time to the switching period; a low duty cycle corresponds to a low pressure since the pressure is switched off most of the time. The duty cycle is expressed as a percentage, with 100% being full "on". By using this type of "pulse-width modulation" in combination with a pressure controller, it has been found that it is possible to reliably maintain the average gas pressure to less than 1 kPa using regulators that do not provide linear control in that range. In a special embodiment, the pressure regulator is used in its typical "linear" mode for pressures from 1 kPa to 100 kPa and switched with pulse-width modulation using an "on pressure" of 2 kPa and an "off pressure" of 0 kPa for a mean-pressure setpoint from 0 kPa to 1 kPa. In other examples, pulse-width, pulse-density or delta-sigma modulation can be used to control a mean pressure of 0.3 to 0.8 kPa.
상기 개시된 방법이 압력 덮개에 박동성 압력 패턴을 적용하는 것을 포함할 수 있지만, 여과기가 저장소에 의해 액체에 가해지는 압력을 스무딩(smoothing)하는데 도움이 된다는 것이 실험적으로 확인되었다. 이론에 구애되지 않고, 스무딩 정도는 기체 흐름에 대한 여과기의 저항 및 저장소 내의 기체의 부피에 따라 증가한다 (전형적으로 더 많은 액체가 존재할수록 감소함). 유사하게, 전기 회로에 대한 유사성은 스위칭 기간이 짧을수록 스무딩이 증가함을 나타낸다. 따라서, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 기체 여과기의 저항을 선택하고, 기체 부피의 하한을 설정하고, 스위칭 기간 또는 변조 패턴을 선택함으로써 스무딩 정도를 선택할 수 있다. 압력 조절기가 고안된 압력 변조 패턴을 재현하기에 충분한 속도로 압력을 제어가능하게 조절하는 것을 보장하는 것이 중요하다. 일부 실시양태에서, 0.2 um 여과기 (포렉스 여과기 막) 및 10초의 스위칭 기간은 바람직한 스무딩을 제공한다. 다른 실시양태에서, 0.4 um 여과기가 사용될 수 있다. While the disclosed method may involve applying a pulsatile pressure pattern to the pressure cover, it has been experimentally verified that the filter aids in smoothing the pressure exerted on the liquid by the reservoir. Without being bound by theory, the degree of smoothing increases with the resistance of the filter to gas flow and the volume of gas within the reservoir (typically decreasing as more liquid is present). Similarly, the analogy to electrical circuits indicates that shorter switching periods result in greater smoothing. Accordingly, one skilled in the art can select the degree of smoothing by selecting the resistance of the gas filter, setting a lower limit for the gas volume, and selecting the switching period or modulation pattern. It is important to ensure that the pressure regulator controllably modulates the pressure at a rate sufficient to reproduce the designed pressure modulation pattern. In some embodiments, a 0.2 um filter (a porex filter membrane) and a switching period of 10 seconds provide desirable smoothing. In other embodiments, a 0.4 um filter may be used.
바람직한 실시양태의 상세한 설명Detailed description of preferred embodiments
A. 점적-대-점적 연결A. Point-to-point connection
점적-대-점적 연결 방식은 미소유체 장치가 또 다른 미소유체 장치와 유체 소통하도록 설치하기 위한, 예컨대 비제한적으로 미소유체 장치가 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하도록 설치하기 위한 한 실시양태로서 고려된다. 장치가 서로 유체 소통하도록 설치하면, 도 14a 및 14b에 도시된 바와 같이 버블 (40)이 형성될 수 있으며, 여기서 제1 유체 포트 (89)를 포함하는 제1 표면 (87)이 제2 표면 (88) 및 제2 유체 포트 (90)를 따라 정렬된다. 한 실시양태에서, 점적-대-점적 연결을 이용하여, 연결 동안 버블이 포획될 기회를 감소시킨다. 공기 버블은 표면에 피닝되어 유체 흐름만으로 플러슁되기 어렵기 때문에, 공기 버블은 미소유체 기하학에서 특히 어려움이 있다. 이들은 다양한 수단을 통해 세포를 손상시킬 수 있기 때문에 세포 배양 장치에서 추가의 어려움을 안고 있다. A drop-to-drop connection is contemplated as one embodiment for mounting a microfluidic device in fluid communication with another microfluidic device, such as, but not limited to, mounting a microfluidic device in fluid communication with a perfusion manifold assembly. When the devices are mounted in fluid communication with each other, a bubble (40) can be formed, as illustrated in FIGS. 14A and 14B , wherein a first surface (87) comprising a first fluid port (89) is aligned along a second surface (88) and a second fluid port (90). In one embodiment, the use of a drop-to-drop connection reduces the chance of bubbles being trapped during the connection. Air bubbles are particularly challenging in microfluidic geometries because they are pinned to surfaces and are difficult to flush out by fluid flow alone. They present an additional challenge in cell culture devices because they can damage cells through a variety of means.
한 실시양태에서, 점적은 도 15a, 16a, 16b, 16d 및 17-21에 도시된 바와 같이 유체 경로 또는 포트의 주변 및 상부의 구역에서 장치의 표면 상에 형성된다. 연결 동안 표면이 서로 가까이 왔을 때, 점적 표면은 임의의 공기 버블을 도입하지 않고 연결된다. 실제로, 수동 장치 조작 동안에 점적의 정렬 및 안정성을 유지하는 것이 어렵다. 추가로, 결합수가 높은 상황에서 액체는 빠르게 불안정한 방식으로 장치로부터 배수되는 경향이 있다. 여기서, 장치 표면 상에서 안정한 점적을 유지하는 문제, 및 제어되고 튼튼한 방식으로 2개의 프라이밍된 장치의 점적-대-점적 맞물림을 가이드하는 문제 둘 다를 다루기 위한 수많은 해결책이 기재된다.In one embodiment, the drop is formed on the surface of the device in the region surrounding and above the fluid path or port as illustrated in FIGS. 15a, 16a, 16b, 16d and 17-21. When the surfaces come close to each other during connection, the drop surfaces are connected without introducing any air bubbles. In practice, it is difficult to maintain alignment and stability of the drop during manual device operation. Additionally, in situations where the coupling number is high, the liquid tends to drain from the device in a rapid and unstable manner. Herein, a number of solutions are described to address both the problem of maintaining a stable drop on the device surface and the problem of guiding the drop-to-drop engagement of two primed devices in a controlled and robust manner.
도 16a는 미소유체 장치가 측면에서 접근하여 사이드 트랙이 상기 사이드 트랙에 들어맞도록 구성된 부분과 맞물리는, 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 한 실시양태를 도시한다. 도 16b는 미소유체 장치가 측면 및 측면 아래에서 접근하여 사이드 트랙이 상기 사이드 트랙에 들어맞도록 구성된 부분과 맞물리는, 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 한 실시양태를 도시하며, 상기 사이드 트랙은 초기 선형 부분 및 후속 각진 부분을 포함하여, 미소유체 장치가 사이드 트랙과 맞물려서 이동할 때 상기 미소유체 장치의 측면 및 상향 이동 둘 다를 일으키고, 이로써 유체 소통을 정립하는 점적-대-점적 연결이 생성된다 (도 16c). 도 16d는 미소유체 장치가 힌지, 이음부, 소켓, 또는 유체 공급원 또는 다른 미소유체 장치 상의 다른 피벗 지점에서 피벗하는, 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 또 다른 접근법을 도시한다 (화살표는 일반적인 이동 방향을 도시함).FIG. 16a illustrates an embodiment of a microfluidic device contacting a fluid source or another microfluidic device, wherein the microfluidic device is approached from the side and the side track is engaged with a portion configured to fit into the side track. FIG. 16b illustrates an embodiment of a microfluidic device contacting a fluid source or another microfluidic device, wherein the microfluidic device is approached from the side and from the bottom and the side track is engaged with a portion configured to fit into the side track, the side track including an initial linear portion and a subsequent angled portion such that when the microfluidic device is engaged and moves with the side track, both lateral and upward movement of the microfluidic device is caused, thereby creating a drop-to-drop connection that establishes fluid communication (FIG. 16c). FIG. 16d illustrates another approach to contacting a microfluidic device with a fluid source or another microfluidic device, where the microfluidic device pivots at a hinge, joint, socket, or other pivot point on the fluid source or other microfluidic device (arrows illustrate the general direction of movement).
도 17은 경로 또는 포트에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 상의 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 포트의 입구를 커버하고 포트 위로 돌출하며, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.FIG. 17 is a schematic diagram showing a confined droplet (22) on a surface (21) of a microfluidic device (16) in a path or port, wherein the droplet covers the entrance to the port and protrudes above the port, and the port is in fluid communication with the microchannel.
도 18은 경로 또는 포트의 구역에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 위에 있는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 성형된 받침대 또는 마운트 (42) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 포트 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.FIG. 18 is a schematic diagram showing a confined droplet (22) on a surface (21) of a microfluidic device (16) in the region of a path or port, wherein the droplet rests on a molded pedestal or mount (42), covers the entrance to the port, and protrudes above the port, the port being in fluid communication with the microchannel.
도 19는 경로 또는 포트의 구역에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 위에 있는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 개스킷 (43) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 포트 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.FIG. 19 is a schematic diagram showing a confined droplet (22) on a surface (21) of a microfluidic device (16) in the region of a path or port, wherein the droplet is on a gasket (43), covers the entrance to the port, and protrudes above the port, the port being in fluid communication with the microchannel.
도 20은 경로 또는 포트의 구역에서 점적의 일부가 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 아래에 위치하는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 성형된 오목부 또는 함몰부 (44) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 일부분이 표면 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.FIG. 20 is a schematic diagram showing a confined droplet (22) in the region of a path or port, where a portion of the droplet is located below a surface (21) of a microfluidic device (16), wherein the droplet is on a shaped recess or depression (44), covers the entrance to the port, and a portion protrudes above the surface, the port being in fluid communication with the microchannel.
도 21은 경로 또는 포트의 구역에서 점적의 일부분이 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 아래에 위치하는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 주변 개스킷 내에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 일부분이 개스킷 위로 돌출한다.FIG. 21 is a schematic diagram showing a confined droplet (22) in the region of a path or port, where a portion of the droplet is located below a surface (21) of a microfluidic device (16), wherein the droplet is within a surrounding gasket, covers the entrance to the port, and a portion protrudes above the gasket.
도 22는 포트에서 미소유체 장치 (16)의 표면 상에 점적을 한정하기 위해 스티커를 사용하는, 표면 변형 실시양태를 도시하는 개략도이며, 여기서 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다. 도 22a는 친수성 접착제 층 또는 스티커 (45)를 이용하며, 점적 (22)은 스티커의 엣지로부터 퍼져있고 주변 소수성 표면에 의해 속박된다. 도 22b는 장치의 친수성 표면 상에 퍼져있고 포트의 각각의 측면 상에서 1개 이상의 접착제 층 또는 스티커에 의해 생성된 주변 소수성 표면 (45)에 의해 속박된 점적 (22)을 도시하며, 여기서 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a surface modification embodiment using a sticker to confine a droplet on a surface of a microfluidic device (16) in a port, wherein the port is in fluid communication with a microchannel. FIG. 22a illustrates a droplet (22) that spreads from an edge of the sticker and is confined by a surrounding hydrophobic surface. FIG. 22b illustrates a droplet (22) that spreads on a hydrophilic surface of the device and is confined by a surrounding hydrophobic surface (45) created by one or more adhesive layers or stickers on each side of the port, wherein the port is in fluid communication with the microchannel.
도 23은 마스크 (41)와 함께 표면 처리 (예를 들어, 화학적 기상 증착, 플라즈마 산화, 코로나(Corona) 등 - 아래 방향으로 그려진 화살표에 의해 표시됨)를 이용하는, 표면 변형 실시양태를 도시하는 개략도이고; 한 실시양태에서, 미소유체 장치 (16)는 이러한 표면 처리시에 마스크가 없는 곳은 친수성이 되지만 마스크가 있는 곳은 소수성으로 유지되는 천연적으로 소수성인 물질로 제조된다. 표면 처리 후에, 마스크를 제거할 수 있고, 채널을 유체로 충전하여 표면 위로 돌출되지만 소수성으로 유지된 영역에 의해 속박된 점적을 생성할 수 있다 (도 17 참고).FIG. 23 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a surface modification utilizing a surface treatment (e.g., chemical vapor deposition, plasma oxidation, Corona, etc. - indicated by the downwardly drawn arrow) in conjunction with a mask (41); in one embodiment, the microfluidic device (16) is fabricated from a naturally hydrophobic material such that upon such surface treatment, the areas without the mask become hydrophilic while the areas with the mask remain hydrophobic. After the surface treatment, the mask can be removed and the channels can be filled with fluid to create droplets that protrude above the surface but are bound by the areas that remain hydrophobic (see FIG. 17 ).
도 24는 기하학적 형태 및 표면 처리의 조합을 이용하여 점적을 제어하는, 점적-대-점적 연결 방식의 한 실시양태의 개략도이다. 도 24a는 각각의 포트에서 상승된 영역 (예를 들어, 받침대 또는 개스킷)을 갖는, 유체 채널 및 포트를 포함하는 미소유체 장치 또는 "칩"의 실시양태를 도시한다. 장치의 다른 부분 (즉, 받침대 또는 개스킷 이외의 부분)을 처리 (예를 들어, 플라즈마 처리)하여 이들을 친수성이 되도록 하는 경우에는, 플라즈마 처리 동안에 천연적으로 소수성인 받침대 또는 개스킷을 마스크 (도 24a에서 부재 (41)로서 받침대 또는 개스킷 상에 도시됨)로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지할 수 있다. 플라즈마 처리 후에, 마스크를 제거한다 (예를 들어, 받침대 또는 개스킷의 표면으로부터 박리함). 도 24b는 점적 반경이 각각의 말단에서 (즉, 포트 개구부에서) 균형을 이룬, 유체로 충전된 친수성 채널을 도시하며, 점적 (22)은 소수성 개스킷 표면에 의해 속박된다. 도 24c는 돌출 점적 (이 경우에는, 점적 (23)이 아래로 돌출됨)을 갖는 관류 매니폴드 조립체의 접합 표면의 한 부분에 접근하여 있는 (그러나 아직 접촉하지는 않음) 위로 돌출된 점적 (22)을 갖는 도 24b의 미소유체 장치의 한 부분을 도시한다. 도 24d는 미소유체 장치의 위로 돌출된 점적 (22)이 관류 매니폴드 조립체의 아래로 돌출된 점적 (23)과 접촉하고 있는 (융합되어 있는) 도 24c의 미소유체 장치의 동일한 부분을 도시한다. 점적은 친수성 표면 상에 있지만 소수성 표면에 의해 속박될 때 제어된 방식으로 합쳐진다. 이전에 언급한 바와 같이, 미소유체 장치 (아래로 돌출된 점적을 가짐)가 관류 매니폴드 조립체 (위로 돌출된 점적을 가짐) 위에서 접근하는 실시양태 또한 고려된다.FIG. 24 is a schematic diagram of one embodiment of a drop-to-drop connection scheme that controls droplets using a combination of geometrical features and surface treatments. FIG. 24a depicts an embodiment of a microfluidic device or "chip" including fluidic channels and ports, each having a raised region (e.g., a pedestal or gasket) at each port. When other portions of the device (i.e., portions other than the pedestals or gaskets) are treated (e.g., by plasma treatment) to render them hydrophilic, the naturally hydrophobic pedestals or gaskets can be protected with a mask (illustrated on the pedestals or gaskets as member (41) in FIG. 24a) during the plasma treatment to prevent them from becoming hydrophilic. After the plasma treatment, the mask is removed (e.g., by peeling it away from the surface of the pedestals or gaskets). FIG. 24b illustrates a fluid-filled hydrophilic channel where the drop radii are balanced at each end (i.e., at the port openings), and the drop (22) is confined by a hydrophobic gasket surface. FIG. 24c illustrates a portion of the microfluidic device of FIG. 24b with the upwardly protruding drop (22) approaching (but not yet contacting) a portion of a mating surface of a perfusion manifold assembly having the protruding drop (in this case, the drop (23) protruding downwardly). FIG. 24d illustrates the same portion of the microfluidic device of FIG. 24c with the upwardly protruding drop (22) of the microfluidic device contacting (merging) with the downwardly protruding drop (23) of the perfusion manifold assembly. The drops coalesce in a controlled manner while on the hydrophilic surface but being confined by the hydrophobic surface. As previously mentioned, embodiments are also contemplated in which the microfluidic device (having downwardly protruding droplets) is approached from above the perfusion manifold assembly (having upwardly protruding droplets).
도 25는 표면 처리만을 이용하여 (즉, 기하학적 형태, 예컨대 받침대 또는 개스킷없이) 연결된 점적-대-점적의 실시양태를 도시한다. 도 25a는 유체 채널 및 포트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체의 실시양태를 도시한다. 천연적으로 소수성인 접합 표면의 다른 부분 (즉, 포트 주변 영역 이외의 부분)을 처리 (예를 들어, 플라즈마 처리)하여 친수성이 되도록 하는 경우에는, 플라즈마 처리 동안에 포트 주변 영역을 마스크 (도 25a에서 포트 및 포트 주변의 접합 표면의 작은 영역을 커버하는 부재 (41)로서 도시됨)로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지한다. 플라즈마 처리 후에, 마스크를 제거한다 (예를 들어, 포트 주변의 접합 표면으로부터 박리함). 도 25b는 유체가 소정의 수준 (예를 들어, 유체 칼럼의 높이)으로 충전된 친수성 채널을 도시한다. 일부 실시양태에서, 형성된 점적은 유체 부피에 의해 가해지는 압력 (중력수두)에 저항할 수 있다. 이는 상부 점적의 적하를 최소화하고 그의 크기를 안정화시키면서 점적-대-점적 연결을 가능하게 할 수 있기 때문에 유리하다. 이론에 구애되지 않고, 유체 부피에 의해 가해진 압력이 점적의 표면 장력에 의해 균형을 이루기 때문에 점적은 상기 압력에 저항하고; 이 표면 장력은 부분적으로 점적 반경에 의해 결정되고, 점적 반경은 본원에 개시된 디자인 및 방법을 이용하여 제어될 수 있고; 예를 들어 점적이 포트 주변의 소수성 영역에 의해 속박될 때, 그의 표면의 반경은 유사하게 속박된다.FIG. 25 illustrates an embodiment of a drop-to-drop connected using only a surface treatment (i.e., without a geometry such as a pedestal or gasket). FIG. 25a illustrates an embodiment of a perfusion manifold assembly including fluid channels and ports. When other portions of the naturally hydrophobic mating surfaces (i.e., other than the area surrounding the ports) are treated (e.g., by plasma treatment) to become hydrophilic, the area surrounding the ports is protected by a mask (illustrated in FIG. 25a as a member (41) covering the ports and a small area of the mating surface surrounding the ports) during the plasma treatment to prevent it from becoming hydrophilic. After the plasma treatment, the mask is removed (e.g., peeled away from the mating surface surrounding the ports). FIG. 25b illustrates hydrophilic channels filled with fluid to a predetermined level (e.g., the height of the fluid column). In some embodiments, the formed droplets can resist the pressure exerted by the fluid volume (gravitational head). This is advantageous because it allows for drop-to-drop connection while minimizing the droplet's droplet loading and stabilizing its size. Without being bound by theory, the droplet resists the pressure exerted by the fluid volume because it is balanced by the surface tension of the droplet; this surface tension is determined in part by the droplet radius, which can be controlled using the designs and methods disclosed herein; for example, when the droplet is bound by a hydrophobic region around a port, the radius of its surface is similarly bound.
도 26은 (이론에 구애되지 않고) 포트 직경 (밀리미터)과 안정화된 점적이 지지할 수 있는 최대 정수두 (밀리미터) 사이의 관계를 도시하는 차트이며, 유체가 물과 동일한 표면 장력을 가진 것으로 가정한다 (상기 모델은 저장소 메니스커스를 포함하지 않음). 이는 채널에서 물기둥의 실질적인 부피를 지지할 수 있는 (일반적으로 실질적인 배압을 지지할 수 있는) 것을 선택하여, 사용자 조작에 대해 유의한 공정 범위 및 허용 오차를 제공하여, 다양한 포트 직경을 이용하여 작업할 수 있음을 보여준다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 유체에 대한 압력을 조정함으로써 원하는 크기의 튀어나온 또는 돌출 점적을 달성한다. FIG. 26 is a chart showing (without being bound by theory) the relationship between port diameter (in millimeters) and the maximum hydrostatic head (in millimeters) that a stabilized drop can support, assuming that the fluid has the same surface tension as water (the model does not include a reservoir meniscus). This demonstrates that one can work with a variety of port diameters, selecting one that can support a substantial volume of water column in the channel (typically one that can support substantial back pressure), providing significant process latitude and tolerance for user manipulation. In yet another embodiment, a protruding or protruding drop of a desired size is achieved by adjusting the pressure on the fluid.
본 발명은 점적 크기, 배향 또는 방향을 제어하는 특별한 방법으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 본 발명은 안정한 점적을 형성하도록 가공된 표면을 사용하는 (또는 제조하는) 것을 고려한다. 이러한 표면은 본래 친수성 또는 소수성일 수 있거나, 또는 친수성 또는 소수성으로 처리될 수 있다. 본 발명이 임의의 한 기술로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 친수성 처리 (예를 들어, 저압 산소 플라즈마 처리, 코로나 처리 등)의 다양한 방법 중에서, 폴리(디메틸실록산) (PDMS) 미소유체 장치를 처리하기 위해 청정 기술이 바람직하다. 한 실시양태에서, 본 발명은 대기 RF 플라즈마를 사용하여, 친수성 표면이 (일반적으로 소수성 물질인 것 위에) 생성될 수 있는 것을 고려한다. Hong et al., "Hydrophilic Surface Modification of PDMS Using Atmospheric RF Plasma," Journal of Physics: Conference Series 34 (2006) 656-661 (Institute of Physics Publishing)을 참고한다. 한 실시양태에서, 도 23에 도시된 바와 같이 마스크 (41)를 이러한 플라즈마 처리와 함께 사용한다. 예를 들어, 플라즈마 처리 이전에 마스크를 미소유체 장치 (16)의 표면 (예를 들어, PDMS 또는 다른 중합체로 제조됨)의 영역에 부착시켜 이러한 영역이 친수성이 되는 것을 방지할 수 있다 (이로써 친수성이 되는 PDMS 칩의 부분 및 소수성으로 유지되는 부분을 제어함). 플라즈마 처리 후에, 마스크 (41)를 제거할 수 있다 (도 24) (전형적으로 표면으로부터 마스크를 간단히 박리시킴). 여전히 또 다른 실시양태에서, 본 발명은 표면의 소수성을 증가시키기 위해 플루오린화 환경에서 플라즈마 표면 처리를 이용하는 것을 고려한다. Avram et al., "Plasma Surface Modification for Selective Hydrophobic Control," Romanian J. Information Science and Technology, Vol. 11, Number 4, 2008, 409-422를 참고한다. The present invention is not intended to be limited to any particular method of controlling droplet size, orientation, or direction. In one embodiment, the present invention contemplates using (or fabricating) a surface engineered to form stable droplets. Such surfaces may be inherently hydrophilic or hydrophobic, or may be treated to be hydrophilic or hydrophobic. The present invention is not intended to be limited to any one technique. However, among the various methods of hydrophilic treatment (e.g., low pressure oxygen plasma treatment, corona treatment, etc.), clean techniques are preferred for treating poly(dimethylsiloxane) (PDMS) microfluidic devices. In one embodiment, the present invention contemplates using atmospheric RF plasma to create a hydrophilic surface (on a generally hydrophobic material). See Hong et al., "Hydrophilic Surface Modification of PDMS Using Atmospheric RF Plasma," Journal of Physics: Conference Series 34 (2006) 656-661 (Institute of Physics Publishing). In one embodiment, a mask (41) is used in conjunction with such plasma treatment, as illustrated in FIG. 23 . For example, the mask can be attached to areas of the surface of the microfluidic device (16) (e.g., made of PDMS or another polymer) prior to the plasma treatment to prevent those areas from becoming hydrophilic (thereby controlling which portions of the PDMS chip become hydrophilic and which portions remain hydrophobic). After the plasma treatment, the mask (41) can be removed ( FIG. 24 ) (typically by simply peeling the mask from the surface). In yet another embodiment, the present invention contemplates utilizing a plasma surface treatment in a fluorinating environment to increase the hydrophobicity of a surface. See Avram et al., "Plasma Surface Modification for Selective Hydrophobic Control," Romanian J. Information Science and Technology , Vol. 11,
대안적으로, 이러한 표면은 점적이 원하는 방식으로 형성되거나 거동하도록 하는 기하학적 특징부 또는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이 접합 표면은 점적이 특별한 치수를 갖는 것을 가능하게 하는 기하학을 갖는 돌출부, 플랫폼 또는 받침대 (42)를 가질 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이 표면은 또한 점적이 돌출되는 포트를 둘러싸는 구조체, 예컨대 개스킷 (43) 또는 다른 기계적 밀봉부로 덮힐 수 있고, 이는 2개의 접합 표면들 (즉, 미소유체 장치로부터의 한 표면 및 관류 조립체로부터의 한 표면) 사이의 공간을 충전하여, 압축하에 있는 동안 누출을 방지한다. Alternatively, the surface can have geometric features or configurations that allow the droplet to form or behave in a desired manner. For example, as illustrated in FIG. 18, the mating surface can have a protrusion, platform or pedestal (42) having a geometry that allows the droplet to have a particular dimension. As illustrated in FIG. 19, the surface can also be covered with a structure surrounding the port through which the droplet protrudes, such as a gasket (43) or other mechanical seal, which fills the space between the two mating surfaces (i.e., one surface from the microfluidic device and one surface from the perfusion assembly) to prevent leakage while under compression.
대안적으로 (도 20), 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이 점적의 일부분이 미소유체 장치의 접합 표면 (21) 아래에 있도록, 점적의 일부분이 오목부 또는 함몰부 (44)에 위치할 수 있다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 도 22a 및 22b에 도시된 바와 같이 접착성 패치 또는 스티커 (45)를 표면 상에 설치하여, 미소유체 장치의 접합 표면 상에 친수성 또는 소수성 영역을 생성할 수 있다. Alternatively (FIG. 20), a portion of the droplet may be positioned in a recess or depression (44) such that a portion of the droplet is below the bonding surface (21) of the microfluidic device, as illustrated in FIGS. 20 and 21. In yet another embodiment, an adhesive patch or sticker (45) may be provided on the surface, as illustrated in FIGS. 22a and 22b, to create a hydrophilic or hydrophobic region on the bonding surface of the microfluidic device.
여전히 또 다른 실시양태에서, 기하학적 특징부 및 표면 처리의 조합을 적용할 수 있다. 예를 들어, 소수성 받침대 또는 개스킷을 사용하여 (또는 제조하여) 더 작은 점적 크기를 허용할 수 있다. 개스킷의 제조에 사용되는 대부분의 엘라스토머성 중합체는 소수성이다. 이러한 개스킷은 예를 들어 스톡웰 엘라스토머릭스, 인크. (Stockwell Elastomerics, Inc., 미국 펜실베니아주 필라델피아)로부터 상업적으로 입수가능하다. 한편, 엠엔피 실링(M&P Sealing)은 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE"), 퍼플루오로알콕시 ("PFA"), 또는 플루오린화 에틸렌 ("FEP")과 같은 물질로 제조된 고품질 제품, 예컨대 연질 소수성 개스킷 (미국 텍사스주 오렌지)을 기계 가공한다. 이들은 또한 일부 실시양태에서 고려된다. 장치의 다른 부분 (즉, 받침대 또는 개스킷 이외의 부분)을 처리 (예를 들어, 플라즈마 처리)하여 친수성이 되도록 하는 경우에는, 플라즈마 처리 동안에 천연적으로 소수성인 받침대 또는 개스킷을 마스크로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지할 수 있다. In yet another embodiment, a combination of geometric features and surface treatments may be applied. For example, a hydrophobic pedestal or gasket may be used (or manufactured) to allow for a smaller droplet size. Most elastomeric polymers used in the manufacture of gaskets are hydrophobic. Such gaskets are commercially available, for example, from Stockwell Elastomerics, Inc. (Philadelphia, Pa.). Meanwhile, M&P Sealing (Orange, Tex.) machines high-quality products, such as soft hydrophobic gaskets, manufactured from materials such as polytetrafluoroethylene ("PTFE"), perfluoroalkoxy ("PFA"), or fluorinated ethylene ("FEP"). These are also contemplated in some embodiments. When other parts of the device (i.e., parts other than the base or gasket) are treated (e.g., by plasma treatment) to make them hydrophilic, the naturally hydrophobic base or gasket can be protected with a mask during the plasma treatment to prevent it from becoming hydrophilic.
한 실시양태에서, 포트의 벽 (또는 미소유체 장치의 접합 표면에까지 이르는 적어도 그의 일부분)은 친수성이거나 친수성이 된다. 한 실시양태에서, 상응하는 포트의 벽 (또는 관류 조립체의 접합 표면에까지 이르는 적어도 그의 일부분)은 친수성이거나 친수성이 된다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치의 포트의 벽 및 관류 조립체의 상응하는 포트 (또는 그의 일부분) 모두 친수성이거나 친수성이 된다.In one embodiment, the wall of the port (or at least a portion thereof extending to the mating surface of the microfluidic device) is or becomes hydrophilic. In one embodiment, the wall of the corresponding port (or at least a portion thereof extending to the mating surface of the perfusion assembly) is or becomes hydrophilic. In one embodiment, both the wall of the port of the microfluidic device and the corresponding port (or a portion thereof) of the perfusion assembly are or become hydrophilic.
한 실시양태에서, 본 발명은 (도 25에 도시된 바와 같이) 저장소에 있는 액체의 중량에 저항하는 점적을 보유하도록 표면을 고안되는 것을 고려한다. 이는 상부 장치에 놓이는 점적이 (즉, 제1 장치가 위에서 제2 장치로 접근하는 경우) 용이하게 생성되는 것을 허용하기 때문에 실제로 특히 중요하다. 이 실시양태는 측정된 양의 액체를 저장소에 간단히 놓는 것을 가능하게 하여 (예를 들어, 100uL, 75uL, 50uL 또는 일부 다른 양), 액체가 포트로 흘러서 점적을 형성하고 저절로 멈추게 한다. 중요하게는, 이 실시양태가 임의의 특별한 양의 액체로 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 실제로 정확하게 측정된 양의 액체가 필요하지는 않다. 이 방법에 의해 점적을 형성하기 위해서는, 특정한 양이 특정한 역치보다 낮은 한 (물의 중량이 점적의 표면 장력을 압도하여 파괴하는 경우) 상기 특정한 양을 목표로 하는 것만으로도 충분하다. 이는 얼마나 많은 양의 액체가 그 위에서 밀어내는지에 따라 다소 볼록할 수 있지만, 점적의 공간적 범위는 동일해야 한다. In one embodiment, the present invention contemplates that the surface is designed to hold a droplet that resists the weight of the liquid in the reservoir (as shown in FIG. 25). This is particularly important in practice, as it allows for a droplet to be easily formed that is placed on the upper device (i.e., when the first device approaches the second device from above). This embodiment allows for a measured amount of liquid to be simply placed on the reservoir (e.g., 100 uL, 75 uL, 50 uL, or some other amount), and the liquid flows into the port to form a droplet and stop on its own. Importantly, this embodiment is not intended to be limited to any particular amount of liquid, and in practice, a precisely measured amount of liquid is not required. In order to form a droplet by this method, it is sufficient to target a particular amount, as long as that amount is below a particular threshold (where the weight of the water overwhelms the surface tension of the droplet and it breaks). This may be somewhat convex, depending on how much liquid is being pushed over it, but the spatial extent of the droplet should be the same.
본 발명은 미소유체 장치의 점적-대-점적 연결에 대해 한 가지 방식만으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 도 15a에 도시된 바와 같이, 제1 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포의 하나 이상의 기능을 모방하는 (즉, 체내 장기에 있는 세포의 하나 이상의 기능, 예컨대 세포-세포 상호작용, 시토카인 발현 등을 모방하는) 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치가 위로 돌출된 점적을 갖는 반면에, 제2 미소유체 장치 상의 상응하는 점적은 아래로 돌출된다. 또 다른 실시양태에서, 제1 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치는 아래로 돌출된 점적을 갖는 반면에, 제2 미소유체 장치 상의 상응하는 점적은 위로 돌출된다. The present invention is not intended to be limited to a single manner of drop-to-drop connection of microfluidic devices. In one embodiment, as illustrated in FIG. 15A , a first microfluidic device, e.g., an on-chip organ microfluidic device comprising cells that mimic one or more functions of cells in an organ in the body (i.e., mimic one or more functions of cells in an organ in the body, such as cell-cell interactions, cytokine expression, etc.), has droplets that protrude upwardly, while a corresponding droplet on a second microfluidic device protrudes downwardly. In another embodiment, a first microfluidic device, e.g., an on-chip organ microfluidic device comprising cells that mimic cells in an organ in the body or that mimic at least one function of an organ, has droplets that protrude downwardly, while a corresponding droplet on the second microfluidic device protrudes upwardly.
운동량에 대한 논쟁을 제외하고, 중력만이 안정한 점적 형성에 소정의 역할을 한다. 예를 들어, 테이블 상에서 편평하게 놓인 칩은 중력으로 인한 유의한 힘을 받지 않는다. 예를 들어 맞물림 절차의 일부로서 장치를 기울이면, 유체가 더 높은 지점에서 더 낮은 지점으로 흐를 것이다. 따라서, 장치의 배향, 예컨대 장치가 위로 향하거나 아래로 향하는 경로를 갖는 것은 점적을 속박하는데 도움이 되는 또 다른 방법으로 고려될 수 있다. Leaving aside the debate about momentum, gravity alone plays a role in the formation of a stable drop. For example, a chip lying flat on a table does not experience significant forces due to gravity. For example, if the device is tilted as part of the interlocking procedure, the fluid will flow from a higher point to a lower point. Therefore, the orientation of the device, such as having the device face up or down, may be considered as another way to help confine the drop.
점적 부피를 제어하는 추가의 측면은 장치 채널의 유체 저항이다. 예를 들어 장치가 작은 채널을 갖는 경우, 장치로부터의 유체 흐름을 유도하는 힘 (예를 들어, 중력 또는 모세관력)이 있음에도 불구하고, 유체 저항은 시간에 걸쳐 거의 일정한 점적 부피를 유지할만큼 충분히 높을 수 있다. 이는 높은 결합수의 경우에도 마찬가지이다. 유체 저항의 조정은 "점적을 한정하는" 단일 방법으로서 또는 액체 피닝 기하학을 제어하거나 표면의 습윤 성질을 제어하는 것과 같은 다른 방법과 조합하여 이용될 수 있고; 유체 저항을 이용하여 점적 부피를 제어하는 반면에, 표면의 습윤 성질의 제어는 점적 배치를 제어하는데 도움이 될 것이다. An additional aspect of controlling drop volume is the fluidic resistance of the device channels. For example, if the device has small channels, the fluidic resistance may be high enough to maintain a nearly constant drop volume over time, even when there are forces (e.g., gravity or capillary forces) that drive fluid flow out of the device. This is true even at high binding numbers. Adjusting the fluidic resistance may be used as a sole method of "confining a drop" or in combination with other methods, such as controlling the liquid pinning geometry or controlling the wetting properties of the surface; while fluidic resistance may be used to control drop volume, controlling the wetting properties of the surface may help control drop placement.
B. 미소유체 장치B. Microfluidic devices
본 발명은 미소유체 장치의 성질에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 바람직한 미소유체 장치가 미국 특허 번호 8,647,861 (본원에 참고로 포함됨)에 기재되어 있고, 이들은 미소채널에 살아있는 세포, 예를 들어 소정의 유속으로 배양물 유체에 노출된 미소채널의 막 상의 세포를 포함하는 미소유체 "칩 상의 장기" 장치이다. 미소채널의 표면 및/또는 막은 세포 부착성 분자로 코팅되어 세포의 부착을 지지하고 조직으로 그들의 조직화를 촉진할 수 있다. 막이 사용되는 경우, 조직은 상부 표면, 하부 표면 또는 이들 둘 다에 형성될 수 있다. 한 실시양태에서, 상이한 세포가 상부 및 하부 표면 상에서 살아있으며, 이로써 막에 의해 분리된 1개 이상의 조직-조직 접속부를 생성한다. 막은 다공성, 가요성, 탄성 또는 이들의 조합일 수 있으며, 기체 및 작은 화학물질의 교환만을 허용하도록 충분히 큰 공극 또는 큰 단백질 뿐만 아니라 살아있는 전세포의 이동 및 채널 통과를 허용하도록 충분히 큰 공극을 갖는다. 한 실시양태에서, 막은 압력 또는 기계적 힘에 반응하여 선택적으로 팽창 및 수축하며, 이로써 살아있는 조직-조직 접속부의 기계적 힘을 생리학적으로 추가로 자극할 수 있다. The present invention is not intended to be limited by the nature of the microfluidic device. However, preferred microfluidic devices are described in U.S. Pat. No. 8,647,861 (incorporated herein by reference) and are microfluidic "organ-on-a-chip" devices comprising living cells in microchannels, e.g., cells on a membrane of the microchannels exposed to culture fluid at a predetermined flow rate. The surface and/or membrane of the microchannels can be coated with cell adhesion molecules to support attachment of the cells and promote their organization into tissues. When a membrane is used, the tissues can be formed on the upper surface, the lower surface, or both. In one embodiment, different cells are alive on the upper and lower surfaces, thereby creating one or more tissue-to-tissue junctions separated by the membrane. The membrane can be porous, flexible, elastic, or a combination thereof, and has pores large enough to allow only the exchange of gases and small chemicals, or large enough to allow the movement and passage of living whole cells as well as large proteins. In one embodiment, the membrane selectively expands and contracts in response to pressure or mechanical force, thereby allowing additional physiological stimulation of mechanical forces at living tissue-tissue junctions.
도 33은 예시적인 미소유체 장치 또는 "칩 상의 장기" 장치의 개략도를 도시한다. 조립된 장치는 도 33a에 개략적으로 도시되며, 이는 다수개의 포트를 포함한다. 도 33b는 도 33a의 장치의 분해도를 도시하며, 평행 구성으로 채널 (98)을 갖는 하부 조각 (97), 및 다수개의 포트 (2)를 갖는 상부 조각 (99)을 도시하고, 조직-조직 접속부 자극 영역은 상부 조각 (99)과 하부 조각 (97) 사이에 막 (101)을 포함하고, 여기서 세포 거동 및/또는 기체, 화학물질, 분자, 입자 및 세포의 통과가 모니터링된다. 한 실시양태에서, 주입 유체 포트 및 배출 유체 포트는 제1 중심 미소채널과 소통하여, 유체가 제2 중심 미소채널과는 무관하게 제1 중심 미소채널을 통해 주입 유체 포트로부터 배출 유체 포트로 동적으로 이동할 수 있도록 한다. 또한, 주입 및 배출 유체 포트 사이의 유체 통과는 중심 미소채널들 사이에서 공유될 수 있음이 고려된다. 어느 실시양태에서나, 제1 중심 미소채널을 통과하는 유체 흐름의 특징, 예컨대 유속 등은 제2 중심 미소채널을 통과하는 유체 흐름 특징과는 독립적으로 제어가능하며, 그 반대도 가능하다. FIG. 33 is a schematic diagram of an exemplary microfluidic device or "organ-on-a-chip" device. The assembled device is schematically depicted in FIG. 33a and includes a plurality of ports. FIG. 33b is an exploded view of the device of FIG. 33a, showing a lower piece (97) having channels (98) in a parallel configuration, and an upper piece (99) having a plurality of ports (2), wherein the tissue-tissue interface stimulation region includes a membrane (101) between the upper piece (99) and the lower piece (97), wherein cell behavior and/or passage of gases, chemicals, molecules, particles, and cells is monitored. In one embodiment, the inlet fluid port and the outlet fluid port are in communication with the first central microchannel, such that fluid can dynamically move from the inlet fluid port to the outlet fluid port through the first central microchannel independently of the second central microchannel. It is also contemplated that fluid passage between the inlet and outlet fluid ports may be shared between the central microchannels. In any embodiment, the characteristics of the fluid flow through the first central microchannel, such as the flow velocity, can be controlled independently of the characteristics of the fluid flow through the second central microchannel, and vice versa.
도 34는 제1 채널에서 장치의 내부에 세포 (103)와 함께 2개의 막 (101 및 102)을 가지며, 유체 채널 (104 및 105)과 접촉하고 있는 실시양태를 도시하는 개략도이며, 화살표는 흐르는 방향을 도시한다. 상기 3개의 채널 장치는 세포, 예를 들어 림프구 세포, 혈관 세포, 신경 세포 등의 이동 또는 움직임을 추적할 수 있게 한다. 한 실시양태에서, 막 (101)은 그의 상부 표면 상에 림프성 내피로, 그의 하부 표면 상에 기질 세포로 코팅되고, 제2 다공성 막 (102) 또한 그의 상부 표면 상에 기질 세포로, 그의 하부 표면 상에 혈관성 내피로 코팅된다. 이들 혈관 및 기질 세포의 움직임을 모니터링할 수 있다. 대안적으로, 제3 유형의 세포를 중앙 (103)에 설치할 수 있고, 막을 통한 이동을 모니터링할 수 있다 (예를 들어, 영상화에 의해 또는 채널 또는 채널 유체에 있는 세포의 검출에 의해). 막은 다공성일 수 있거나 또는 세포가 막을 통과하도록 하는 홈을 가질 수 있다. FIG. 34 is a schematic diagram showing an embodiment having two membranes (101 and 102) with cells (103) inside the device in a first channel, and in contact with fluid channels (104 and 105), with arrows showing the direction of flow. The three channel device allows for tracking the movement or motion of cells, such as lymphocytes, vascular cells, nerve cells, etc. In one embodiment, the membrane (101) is coated on its upper surface with lymphatic endothelium and on its lower surface with stromal cells, and the second porous membrane (102) is also coated on its upper surface with stromal cells and on its lower surface with vascular endothelium. The movement of these vascular and stromal cells can be monitored. Alternatively, a third type of cell can be placed in the center (103) and movement through the membrane can be monitored (e.g., by imaging or by detecting cells in the channel or channel fluid). The membrane can be porous or can have grooves that allow cells to pass through the membrane.
한 실시양태에서, 상기 3개의 채널 장치를 사용하여 암 세포의 세포 거동을 측정한다. 종양 세포를 예를 들어 상부 및 하부 막의 표면 상의 기질 세포 층에 의해 상부 및 하부가 둘러싸인 중심 미소채널에 설치한다. 유체, 예컨대 세포 배양 배지 또는 혈액이 혈관 채널에 들어간다. 유체, 예컨대 세포 배양 배지 또는 림프가 림프 채널에 들어간다. 이 구성은 연구자가 암 전이 동안에 혈관 및 림프관으로 종양 성장 및 침습을 모방 및 연구하는 것을 가능하게 한다. 막은 다공성일 수 있거나 또는 세포가 막을 통과하도록 하는 홈을 가질 수 있다. In one embodiment, the three channel device is used to measure the cell behavior of cancer cells. Tumor cells are placed in a central microchannel, for example, surrounded at the top and bottom by a layer of stromal cells on the surface of the upper and lower membranes. A fluid, such as cell culture medium or blood, enters the vascular channel. A fluid, such as cell culture medium or lymph, enters the lymphatic channel. This configuration allows researchers to mimic and study tumor growth and invasion into blood vessels and lymphatics during cancer metastasis. The membrane may be porous or may have grooves that allow cells to pass through the membrane.
C. 장치를 세포로 시딩C. Seeding the device with cells
상기 기재된 여러 실시양태에서, 미소유체 칩 또는 다른 장치는 세포를 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포는 칩에 직접적으로 시딩된다. 그러나, 다른 실시양태에서, 칩은 캐리어 내에 함유되고, 캐리어는 세포 시딩을 용이하게 하기 위해 스탠드 상에 탑재된다. 도 35a-c는 "시딩 가이드" 및 스탠드의 한 실시양태를 도시한다. 한 실시양태에서, 시딩 가이드는 미소유체 칩을 함유하는 캐리어와 맞물리고, 시딩 및/또는 코팅 (예를 들어, ECM 코팅)의 다양한 단계에서 칩을 (예를 들어, 상부 채널 시딩을 위해) 똑바로 위로 및 (예를 들어, 하부 채널 시딩을 위해) 거꾸로 지탱하여, 무균 기술을 개선시킨다. 도 35a는 조립된, 즉 2개의 말단 캡 (106, 107)이 측면 패널 (108, 109)과 맞물리는 스탠드 (100)의 한 실시양태를 도시한다. 도 35b는 시딩 가이드가 스탠드 (100)로 접근하여 있는, 시딩 가이드에 의해 맞물리는 칩 (16) 및 캐리어 (17)를 도시한다. 도 35c는 스탠드 (100) 상에 탑재된 시딩 가이드와 각각 맞물린, 칩을 가진 6개의 캐리어 (17)를 도시한다. 시딩 가이드는 칩 캐리어를 (예를 들어, 스커트가 칩 캐리어와 맞물리는 것과 유사한 방식으로) 수용하도록 적합화되고; 코팅 및/또는 시딩 후에 동일한 칩 캐리어가 (시딩 가이드로부터 분리된 후에) 관류 매니폴드 조립체에 연결될 수 있다. 시딩 가이드는 포트가 테이블 윗면 또는 임의의 다른 표면과 접촉하지 않도록 칩을 (똑바로 위로 또는 거꾸로) 지탱하도록 고안된다. 이는 이러한 접촉을 통해 칩이 오염되는 것을 피하기 위함이다. 추가로, 시딩 가이드 또는 홀더는 피펫 및/또는 니들을 통해 칩에 접근하는 것을 용이하게 하고, 임의적으로 가이드 특징부를 이용하여 칩 포트로 삽입되는 것을 보조할 수 있다.In several embodiments described above, the microfluidic chip or other device comprises cells. In some embodiments, the cells are seeded directly onto the chip. However, in other embodiments, the chip is contained within a carrier, and the carrier is mounted on a stand to facilitate cell seeding. FIGS. 35A-C illustrate one embodiment of a "seeding guide" and stand. In one embodiment, the seeding guide is engaged with a carrier containing the microfluidic chip and supports the chip upright (e.g., for upper channel seeding) and upside down (e.g., for lower channel seeding) during various stages of seeding and/or coating (e.g., ECM coating), thereby improving aseptic technique. FIG. 35A illustrates one embodiment of a stand (100) assembled, i.e., with two end caps (106, 107) engaged with side panels (108, 109). FIG. 35b shows a chip (16) and carrier (17) engaged by the seeding guide, with the seeding guide approaching the stand (100). FIG. 35c shows six carriers (17) with chips, each engaged with a seeding guide mounted on the stand (100). The seeding guide is adapted to receive a chip carrier (e.g., in a manner similar to how a skirt engages a chip carrier); and the same chip carrier can be connected to a perfusion manifold assembly (after separation from the seeding guide) after coating and/or seeding. The seeding guide is designed to hold the chip (either upright or upside down) so that the port does not contact the table top or any other surface. This is to avoid contamination of the chip through such contact. Additionally, the seeding guide or holder may facilitate access to the chip via a pipette and/or needle, and optionally assist in insertion into the chip port using the guide features.
한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 캐리어에 적어도 부분적으로 함유된 칩, ii) 세포, iii) 시딩 가이드 및 iv) 안정한 탑재 위치에서 적어도 1개의 시딩 가이드를 수용하도록 구성된 부분을 갖는 스탠드를 제공하는 단계; b) 상기 시딩 가이드를 상기 캐리어와 맞물리게 하여, 맞물린 시딩 가이드를 생성하는 단계; c) 상기 맞물린 시딩 가이드를 상기 스탠드 상에 탑재하는 단계, 및 d) 상기 시딩 가이드가 (캐리어 및 칩과 함께) 안정한 탑재 위치에 있는 동안 (예를 들어, 피펫 팁을 사용하여) 상기 세포를 상기 칩에 시딩하는 단계를 포함하는, 시딩 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치 또는 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치 또는 칩은 단계 c)의 시딩 후에 막 상에 및/또는 1개 이상의 채널 내에 (또는 상에) 세포를 포함한다 (예를 들어, 상부 채널이 시딩됨). 이 방법의 한 실시양태에서, 다수개의 시딩 가이드는 스탠드 상에 탑재되고, 다수개의 칩이 세포로 시딩되는 것을 허용한다. 가이드는 a) 취급하는 동안 칩 표면을 멸균성으로 유지하고, b) 시딩하는 동안 피펫 팁을 포트로 적절히 가이드하고, c) 칩의 채널을 명확하게 표지하고 (예를 들어, 상부 채널과 하부 채널을 구별시키고), d) 채널에 있는 액체를 칩에 싣는 (뿐만 아니라 이미 시딩된 또는 ECM으로 관능화된 세포를 칩에 실음) 것을 허용하는 것을 비롯하여 수많은 기능을 갖는다. 스탠드 또한 a) 세포가 막을 균일하게 가로질러 분배하도록 칩 수준을 유지하고, b) 가이드가 하부 채널의 시딩을 위해 거꾸로 뒤집히는 것을 가능하게 하고, c) 사용자가 한 번에 여러 개의 시딩된 칩을 보유하고 보관하는 것을 가능하게 하는 것을 비롯하여 수많은 기능을 갖는다. 따라서, 한 실시양태에서, 단계 c)의 시딩 후에, 상기 방법은 칩을 거꾸로 뒤집어서 하부 채널을 시딩하는 단계를 계속한다. In one embodiment, the invention contemplates a method of seeding, comprising the steps of: a) providing a stand having a portion configured to receive i) a chip at least partially contained in a carrier, ii) cells, iii) a seeding guide, and iv) at least one seeding guide in a stable mounting position; b) engaging the seeding guide with the carrier to create an engaged seeding guide; c) mounting the engaged seeding guide on the stand, and d) seeding the cells onto the chip (e.g., using a pipette tip) while the seeding guide (along with the carrier and chip) is in the stable mounting position. In one embodiment, the microfluidic device or chip comprises an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device or chip comprises cells on the membrane and/or within (or on) one or more of the channels following the seeding of step c) (e.g., the upper channel is seeded). In one embodiment of the method, a plurality of seeding guides are mounted on a stand and allow a plurality of chips to be seeded with cells. The guides have a number of functions, including a) keeping the chip surface sterile during handling, b) properly guiding pipette tips into the ports during seeding, c) clearly labeling the channels of the chip (e.g., distinguishing between upper and lower channels), and d) allowing for loading of liquid in the channels onto the chip (as well as loading of cells that have already been seeded or functionalized with ECM onto the chip). The stand also has a number of functions, including a) maintaining the chip level to allow cells to be distributed evenly across the membrane, b) allowing the guides to be flipped over for seeding of the lower channels, and c) allowing the user to hold and store multiple seeded chips at one time. Thus, in one embodiment, after the seeding of step c), the method continues with the step of flipping the chip over to seed the lower channels.
실험experiment
실시예 1Example 1
캡핑 층 (도 2, 부재 13)을 백플레인 (14)에 결합시키기 위한 조건을 실험하였다. 압출된 SEBS 시트를 고온의 엠보싱된 플레이트에 결합시켰다. SEBS 시트는 고온 엠보싱 공정을 통해 COP에 형성된 채널에 대한 캡핑 층으로서 및 접합 부품에 대한 유체 및 기체 개스킷으로서 작용하도록 고안되었다. 시험에 의해, 1mm 두께의 SEBS가 저장소와 백플레인 사이의 유체 밀봉부로서 더 양호하다는 것이 확인되었다. 고온의 엠보싱된 플레이트는 제오노르 1420R로부터 제작되었다. 사용된 SEBS 물질은 다음과 같다:Conditions for bonding a capping layer (Fig. 2, member 13) to a backplane (14) were tested. An extruded SEBS sheet was bonded to a high temperature embossed plate. The SEBS sheet was designed to act as a capping layer for the channels formed in the COP through the high temperature embossing process and as a fluid and gasket for the bonded components. Testing confirmed that 1 mm thick SEBS provided a better fluid seal between the reservoir and the backplane. The high temperature embossed plate was fabricated from Zeonor 1420R. The SEBS materials used were as follows:
A. 두께: 1mm, 물질: 크라톤(Kraton) G1643, Mfg 과정: 압출A. Thickness: 1mm, Material: Kraton G1643, Mfg Process: Extrusion
B. 두께: 0.2mm, 물질: 크라톤 G1643 +5% 폴리프로필렌, Mfg 과정: 압출B. Thickness: 0.2mm, Material: Kraton G1643 +5% Polypropylene, Mfg Process: Extrusion
오븐 공정을 라미네이터와 비교하여 이용하였다. 라미네이터는 적절히 결합되지 않아 한계를 나타내었다. 그러나, 오븐 공정은 다음과 같이 나타났다:The oven process was used in comparison with the laminator. The laminator showed limitations due to not bonding properly. However, the oven process showed the following:
일부 실시양태에서, 유체 층을 필름으로 밀봉시켰다. 이 필름은 중합체성, 금속성, 생물학적 필름 또는 이들의 조합물 (에를 들어, 다중 물질의 라미네이트)일 수 있다. 물질의 예에는 폴리프로필렌, SEBS, COP, PET, PMMA, 알루미늄 등이 포함된다. 구체적으로, 필름은 엘라스토머성일 수 있다. 필름을 접착제, 열 적층, 레이저 용접, 클램핑, 및 관련 기술분야에 공지된 다른 방법에 의해 유체 층에 고정시킬 수 있다. 필름은 추가의 구성요소를 유체 층에 고정하고 잠재적으로 유체 연결시키기 위해 추가로 사용될 수 있다. 예를 들어, 필름은 1개 이상의 저장소를 유체 층에 부착시키기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 필름은 EVA 또는 EMA를 포함하는 열 적층 필름이다. 예시적인 실시양태에서, 필름을 먼저 열 처리를 이용하여 유체 층에 대해 적층시킨 다음, 두 번째 열 처리를 이용하여 1개 이상의 저장소를 유체 층에 부착시킬 수 있다. 상이한 실시양태에서, 필름에는 SEBS가 포함되고, 이는 열 처리 또는 1종 이상의 용매의 도움에 의해 폴리스티렌, COP, 폴리프로필렌 등을 비롯한 다양한 물질에 결합가능한 것으로 공지되어 있다. 이 실시예에서, SEBS 필름을 (열 처리 또는 용매의 도움을 이용하여) 유체 층에 적층시킬 수 있고, 두 번째 처리를 이용하여 1개 이상의 저장소를 유체 층에 결합시킬 수 있다. 엘라스토머성, 변형가능한 또는 유연성인 필름, 또는 결합 공정 동안에 리플로우(reflow)하는 필름을 사용하는 것에 대한 여러 잠재적 이점이 있다. 이들 이점에는 예를 들어 다음이 포함된다: 잠재적으로 유체 층 또는 다른 결합된 구성요소 (예를 들어, 저장소)에 합치되어 (예를 들어, 제조된 부품의 평탄도 또는 평면도에 대한) 제조 허용 오차를 완화시키고, 결합하는 동안 필요한 평행성 또는 정렬을 잠재적으로 단순화시키고 (예를 들어, 상기 필름이 변형되어 평행성에서의 오차를 흡수할 수 있음), 개스킷으로서 작용하여 예를 들어 유체 백플레인과 저장소 사이에 유체 밀봉부를 생성한다. SEBS는 적당한 온도하에 (전형적으로 100C 미만) 유의하게 리플로우하지 않으면서 결합할 수 있기 때문에 결합 필름으로서 특히 유리하다. 리플로우는 유체 채널을 충전하고 막히게 하는 위험을 안고 있어서 바람직하지 않을 수 있다. 유의한 리플로우가 없어서, SEBS는 리플로우 물질 (예를 들어, 전형적인 열 적층 필름)에 비해 유체 채널 및 유체 층의 다른 특징부의 치수 및 구조를 더욱 양호하게 유지할 수 있다. 상이한 실시양태에서, 필름 두께는 10um 내지 5mm의 범위일 수 있다. 필름은 다양한 유체 포트 또는 채널을 포함할 수 있다. 필름은 편평할 필요가 없고, 다양한 3차원 형태를 가질 수 있다. In some embodiments, the fluid layer is sealed with a film. The film can be a polymeric, metallic, biological film, or a combination thereof (e.g., a laminate of multiple materials). Examples of materials include polypropylene, SEBS, COP, PET, PMMA, aluminum, and the like. Specifically, the film can be elastomeric. The film can be secured to the fluid layer by adhesives, thermal lamination, laser welding, clamping, and other methods known in the art. The film can further be used to secure and potentially fluidly connect additional components to the fluid layer. For example, the film can be used to attach one or more reservoirs to the fluid layer. In an exemplary embodiment, the film is a thermal lamination film comprising EVA or EMA. In an exemplary embodiment, the film can be first laminated to the fluid layer using a thermal treatment, and then a second thermal treatment can be used to attach one or more reservoirs to the fluid layer. In a different embodiment, the film comprises SEBS, which is known to be bondable to a variety of materials including polystyrene, COP, polypropylene, and the like, either with the aid of heat treatment or one or more solvents. In this embodiment, the SEBS film can be laminated to the fluid layer (either with the aid of heat treatment or a solvent), and a second treatment can be used to bond one or more reservoirs to the fluid layer. There are several potential advantages to using films that are elastomeric, deformable, or flexible, or that reflow during the bonding process. These advantages include, for example: potentially conforming to the fluid layer or other bonded component (e.g., the reservoir), thereby alleviating manufacturing tolerances (e.g., for flatness or planarity of the manufactured part), potentially simplifying parallelism or alignment required during bonding (e.g., the film can deform to absorb errors in parallelism), and acting as a gasket, thereby creating a fluid seal, for example, between a fluid backplane and a reservoir. SEBS is particularly advantageous as a bonding film because it can be bonded without significant reflow at moderate temperatures (typically below 100C). Reflow can be undesirable as it carries the risk of filling and clogging the fluid channels. Because there is no significant reflow, SEBS can better maintain the dimensions and structure of the fluid channels and other features of the fluid layer than reflowable materials (e.g., typical thermal lamination films). In different embodiments, the film thickness can range from 10 um to 5 mm. The film can include a variety of fluid ports or channels. The film need not be flat and can have a variety of three-dimensional configurations.
실시예 2Example 2
이 실시예에서, 칩 활성화를 위한 프로토콜의 한 실시양태가 논의된다. 이 실시예는 모든 작업이 무균 기술을 이용하는 후드하에서 수행되고, 모든 작업 공간이 멸균성인 (또는 멸균성으로 만들어진) 것으로 가정하였다.In this example, one embodiment of a protocol for chip activation is discussed. This example assumes that all work is performed under a hood using aseptic technique and that all work areas are sterile (or made sterile).
파트 I: 칩의 제조Part I: Chip Manufacturing
A. 칩 팩키지의 외부에 70% 에탄올을 분무하고, 후드에 넣기 전에 와이핑한다.
B. 후드 내부의 팩키지를 개방하고, 칩 캐리어의 칩을 꺼낸다 (이들을 함께 꺼냄).B. Open the package inside the hood and take out the chips in the chip carrier (take them out together).
C. 칩 캐리어의 칩을 큰 멸균 디쉬 내에 둔다. C. Place the chip in the chip carrier into a large sterile dish.
i. 칩 캐리어는 그들의 윙으로만 취급한다. 칩을 취급하기 위해 항상 집게를 사용한다. 칩 표면을 세포 배양 구역에 연결한다. 칩 표면이 손과 접촉하는 것을 피하고, 편평해질 때까지 칩 유닛을 유지한다.i. Handle chip carriers only by their wings. Always use forceps to handle chips. Connect the chip surface to the cell culture area. Avoid contact with the chip surface by hand and hold the chip unit until it is flat.
D. 개방하기 전에 에물레이트 시약 1 (Emulate Reagent 1: ER1) 분말 (가교제 함유)의 바이알을 주위 온도로 완전히 평형화시켜, 보관 용기 내에서의 응축을 방지한다 - ER1은 수분 및 빛에 민감하다.D. Before opening, allow the vial of Emulate Reagent 1 (ER1) powder (containing cross-linker) to fully equilibrate to ambient temperature to prevent condensation within the storage container - ER1 is sensitive to moisture and light.
E. 생물안전성 후드의 조명을 끈다.E. Turn off the lights in the biosafety hood.
F. 분말을 시약 2로 재구성한다. F. Reconstitute the powder with
i. 1 ml의 에물레이트 시약 2 (ER2) (완충제 함유)를 ER1 보관 용기에 바로 첨가하고, 3회 뒤집어서 철저히 혼합시킨다.i. Add 1 ml of emulsion reagent 2 (ER2) (containing buffer) directly to the ER1 storage container and mix thoroughly by inverting three times.
ii. ER1 용액을 주석 호일로 커버하여 빛에 의한 열화를 방지한다. ii. Cover the ER1 solution with tin foil to prevent deterioration due to light.
G. 칩을 세척한다. G. Wash the chip.
i. 후드 내에서 칩을 수평으로 배향시킨다.i. Orient the chip horizontally within the hood.
ii. 팁을 사용하여 100 ul의 ER2 용액을 피펫팅한다. ii. Pipette 100 ul of ER2 solution using the tip.
iii. 피펫을 완전히 수직 위치로 놓고, 하부 채널에 삽입한다 - 포트를 찾기 어려운 경우에는, 포트 근처의 표면을 만져서 탐색한다.iii. Place the pipette in a completely vertical position and insert it into the lower channel - if the port is difficult to find, feel the surface near the port to explore.
iv. 포트를 찾은 후에, 팁을 포트에 주입한다 (단단히 연결한다).iv. After finding the port, insert the tip into the port (connect it firmly).
v. 100 ul의 ER2 용액을 세척하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 세척이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 iv를 반복한다).v. Flush with 100 ul of ER2 solution, continuing to press the pipette plunger (if you see fluid coming out, the flush was successful; if you see fluid coming out of the same injection port, the tip was not injected properly and repeat step iv).
vi. 팁을 꺼내기 위해, 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼내고, 피펫 플런저는 계속 누르고 있는다. vi. To remove the tip, gently press the chip body using sterile forceps to remove the tip, while continuing to press the pipette plunger.
vii. 배출구 흐름을 흡인해낸다.vii. Aspirate the exhaust flow.
viii. 상부 채널 세척을 위해 동일한 절차를 반복한다.viii. Repeat the same procedure to clean the upper channel.
ix. 세척한 후, 흡인기에 의해 상부 채널을 먼저 비우고, 하부 채널을 비운다.ix. After washing, empty the upper channel first by suction, and then empty the lower channel.
H. ER1 용액을 두 채널 모두에 주입한다. H. Inject ER1 solution into both channels.
i. 팁을 사용하여 30 ul의 ER1 용액을 피펫팅한다. i.
ii. 포트 근처의 칩 표면 상부 상에서 피펫 팁을 사용하여 하부 채널의 주입 포트를 탐색한다. ii. Use a pipette tip to probe the injection port in the lower channel on the upper surface of the chip near the port.
iii. 포트를 찾은 후에, 팁을 포트에 주입한다 (단단히 연결한다).iii. After finding the port, insert the tip into the port (connect it firmly).
iv. 30 ul의 ER1 용액을 주입하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 주입이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 ii를 반복한다).iv. Inject 30 ul of ER1 solution and keep pressing the pipette plunger (if you see the discharged fluid coming out, the injection was successful, if you see the fluid coming out of the same injection port, the tip was not injected properly and repeat step ii).
v. 팁을 꺼내기 위해, 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼내고, 피펫 플런저는 계속 누르고 있는다. v. To remove the tip, gently press the chip body using sterile forceps to remove the tip, while continuing to press the pipette plunger.
vi. 과량의 유체를 칩 표면으로부터 흡인해낸다 (포트와 접촉하는 것은 피함).vi. Aspirate excess fluid from the chip surface (avoiding contact with the ports).
vii. 50 ul의 ER1 용액을 사용하여 상부 채널에 대해 동일한 절차를 반복한다.vii. Repeat the same procedure for the upper channel using 50 ul of ER1 solution.
viii. 버블이 도입되는 것을 피한다. 현미경으로 채널을 검사하여 버블이 존재하지 않도록 보장하고, 버블이 존재하는 경우에는 ER1 용액을 다시 주입한다.viii. Avoid introducing bubbles. Inspect the channel under a microscope to ensure that no bubbles are present, and if bubbles are present, re-inject the ER1 solution.
I. 칩을 UV 램프 바로 아래에 두고, 후드 내에 UV 조명 장치가 있는지 조명이 켜지는지 확인하고, 버튼을 사용하여 설정을 "일정한" 상태로 다시 조정한다. I. Place the chip directly under the UV lamp, make sure the UV light device inside the hood is on and use the buttons to readjust the setting to "constant".
J. UV 조명을 20분 동안 처리한다. J. Treat with UV light for 20 minutes.
K. UV 처리 후에, 채널에 용액이 없을 때까지 동일한 포트를 통해 채널로부터 ER1을 가볍게 흡인해낸다. K. After UV treatment, gently aspirate ER1 from the channel through the same port until there is no more solution in the channel.
L. 100 ul의 ER2 용액으로 두 채널 모두를 세척한 다음, 200 ul의 dPBS로 세척한다. Wash both channels with 100 ul of ER2 solution, then with 200 ul of dPBS.
파트 II: 코팅Part II: Coating
A. 제조자의 지시에 따라 ECM을 제조한다. 제조자기 지시하는 경우에는 ECM을 분취하여 동결시키는 것이 권고된다. 여러 번의 동결-해동 주기는 피한다. A. Prepare ECM according to the manufacturer’s instructions. If the manufacturer directs, it is recommended to aliquot and freeze ECM. Avoid multiple freeze-thaw cycles.
B. ECM 용액의 총 부피를 계산한다. B. Calculate the total volume of ECM solution.
채널에 대한 최소 부피Minimum volume for channel
i. 상부: 50uli. Upper: 50ul
ii. 하부: 20ulii. Lower part: 20ul
iii. ECM 희석제: ECM에 대해 사용자 정의되며, 얼음 상에서 제조한다. iii. ECM diluent: Customized for ECM and prepared on ice.
마트리겔을 사용하는 경우에는, 마트리겔 프로토콜을 참고한다 (마트리겔 프로토콜은 "슬러시" 얼음을 갖고, 만지지 말고, 임의의 가온이 마트리겔을 파괴할 수 있음을 확실히 한다).If using Matrigel, follow the Matrigel protocol (the Matrigel protocol makes sure to have "slush" ice, don't touch it, and make sure any heat destroys Matrigel).
C. 채널로부터 dPBS를 흡인해낸다. C. Aspirate dPBS from the channel.
D. 채널을 ECM 용액으로 로딩한다.D. Load the channel with ECM solution.
i. 팁을 사용하여 30 ul의 저온 ECM 용액을 피펫팅한다. i.
ii. 포트 근처의 칩 표면 상부 상에서 피펫 팁을 사용하여 하부 채널의 주입 포트를 탐색한다. ii. Use a pipette tip to probe the injection port in the lower channel on the upper surface of the chip near the port.
iii. 포트를 찾은 후에, 팁을 포트에 수직으로 주입한다 (단단히 연결한다).iii. After finding the port, insert the tip vertically into the port (connect tightly).
iv. 30 ul의 ECM 용액을 주입하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 주입이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 ii를 반복한다).iv. Inject 30 ul of ECM solution and keep pressing the pipette plunger (if you see the discharged fluid coming out, the injection was successful, if you see the fluid coming out of the same injection port, the tip was not injected properly and repeat step ii).
v. 팁을 꺼내기 위해, 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼낸다. v. To remove the tip, gently press the chip body using sterile forceps to remove the tip.
vi. 과량의 유체를 칩 표면으로부터 흡인해낸다 (포트와 접촉하는 것은 피함).vi. Aspirate excess fluid from the chip surface (avoiding contact with the ports).
vii. 50 ul의 ECM 용액을 사용하여 상부 채널에 대해 동일한 절차를 반복한다.vii. Repeat the same procedure for the upper channel using 50 ul of ECM solution.
E. 4℃에서 밤새 또는 37℃에서 2시간 동안 인큐베이션한다.E. Incubate overnight at 4°C or for 2 hours at 37°C.
F. 파라필름을 이용하여 코팅된 칩을 함유하는 디쉬를 밀봉한다. F. Seal the dish containing the coated chips using parafilm.
실시예 3Example 3
이 실시예는 상부 채널의 칩 (이는 달리 지시되지 않는다면 수평으로 배향됨) 내부에 세포를 시딩하는 프로토콜의 한 실시양태를 제공한다. 이 실시예는 무균 기술 및 멸균 환경을 가정한다. This example provides one embodiment of a protocol for seeding cells within a chip in the upper channel (which is oriented horizontally unless otherwise indicated). This example assumes aseptic technique and a sterile environment.
일부 세포가 매우 특이적인 시딩 조건을 필요로 하지만, 일반적으로 최적의 시딩 밀도는 세포가 평면 단층으로 가깝게 이격되어 있을 때 달성된다는 것을 주목해야 한다. 이러한 이격으로부터, 대부분의 일차 세포가 부착되어 전면생장 단층으로 퍼질 것이다. It should be noted that although some cells require very specific seeding conditions, in general, optimal seeding densities are achieved when cells are closely spaced in a flat monolayer. From this spacing, most primary cells will attach and spread into a confluent monolayer.
하기 "중력 세척"을 참고한다. 이는 a) 채널의 한 측면에 있는 포트 상에 배지 (100uL)의 점적 (볼루스)을 놓고, 포트 자체 내에 임의의 공기 버블이 도입되지 않도록 하고, b) 이를 칩을 통해 흐르게 하고, 항상 배출 포트로부터 과량의 배지를 흡인해내는 것을 포함한다.See “Gravity Wash” below. This involves a) placing a drop (bolus) of media (100uL) onto a port on one side of the channel, taking care not to introduce any air bubbles within the port itself, and b) flowing it through the chip, always aspirating excess media from the exhaust port.
A. 칩을 후드로 옮긴다. A. Move the chip to the hood.
B. 이를 멸균성 디쉬 (예를 들어, 15mm 배양물 디쉬)에 둔다. B. Place it in a sterile dish (e.g., a 15 mm culture dish).
C. 칩을 가볍게 세척한다. C. Lightly wash the chips.
i. 팁을 사용하여 200 ul의 세포 배양 배지를 피펫팅한다. i. Pipette 200 ul of cell culture medium using the tip.
ii. 포트 근처의 칩 표면 상부 상에서 피펫 팁을 사용하여 하부 채널의 주입 포트를 탐색한다.ii. Use a pipette tip to probe the injection port in the lower channel on the upper surface of the chip near the port.
iii. 포트를 찾은 후에, 팁을 포트에 수직으로 주입한다 (단단히 연결한다).iii. After finding the port, insert the tip vertically into the port (connect firmly).
iv. 200 ul의 배지를 세척하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 세척이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 iv를 반복한다).iv.
v. 팁을 꺼내기 위해, 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼내고, 피펫 플런저는 계속 누르고 있는다. v. To remove the tip, gently press the chip body using sterile forceps to remove the tip, while continuing to press the pipette plunger.
vi. 배출 유체를 흡인해낸다. vi. Aspirate the discharged fluid.
vii. 상부 채널 세척을 위해 동일한 절차를 반복한다. vii. Repeat the same procedure to clean the upper channel.
viii. 두 채널 모두에 대해 세척 단계를 한 번 더 반복한다.viii. Repeat the washing step once more for both channels.
ix. 주입 및 배출 포트에 배지 점적을 첨가한다 (각각 100 ul).ix. Add media drops to the inlet and outlet ports (100 ul each).
D. 디쉬를 커버하고, 세포가 준비될 때까지 인큐베이터에 둔다. D. Cover the dish and place in the incubator until the cells are ready.
E. 세포 현탁액을 제조하고, 세포 개수를 카운트한다. E. Prepare a cell suspension and count the number of cells.
F. 시딩 밀도는 상부 및 하부 채널, 세포 유형, 및 사용자 정의된 요구에 따라 특이적이다. F. Seeding density is specific to the upper and lower channels, cell type, and user-defined requirements.
i. 상부 채널: 예를 들어 Caco2 세포 : 250만개 세포/mli. Upper channel: For example, Caco2 cells: 2.5 million cells/ml
ii. 하부 채널: 예를 들어 HUVEC: 전면생장ii. Lower channel: For example, HUVEC: Front growth
G. 세포를 카운팅한 후에, 세포 현탁액을 적절한 밀도로 조정한다.G. After counting the cells, adjust the cell suspension to an appropriate density.
H. 상부 채널 시딩을 위해, 칩을 함유하는 디쉬를 후드에 넣고, 칩 표면 상의 과량의 배지를 흡인해낸다 (칩 캐리어는 그들의 윙으로만 취급하고, 칩 캐리어를 편평하게 유지하고, 집어 들지 않는다! 이는 칩 배양물 막을 가로질러 세포의 균일한 분배를 보장할 것이다).H. For upper channel seeding, place the dish containing the chips in the hood and aspirate excess media on the chip surface (handle the chip carriers by their wings only, keep the chip carriers flat and do not pick them up! This will ensure even distribution of cells across the chip culture membrane).
I. 각각의 칩을 시딩하기 전에 세포 현탁액을 가볍게 흡인해낸다.I. Gently aspirate the cell suspension before seeding each chip.
J. 50 ㎕의 세포 현탁액을 피펫팅하고, 상부 채널에 시딩한다 (칩이 수평 위치로 있을 때, 상부 채널은 오른쪽 아래 포트이다) (1개의 칩을 먼저 사용한다).
i. 피펫을 완전히 수직 위치로 두고, 상부 채널에 삽입한다 (수직은 칩으로 부드럽게 도입되게 하고, 더욱 균일한 세포 분배를 보장한다).i. Place the pipette in a completely vertical position and insert it into the upper channel (verticality allows for a smooth introduction into the chip and ensures a more even cell distribution).
ii. 50 ul의 세포 현탁액을 주입하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 주입이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 ii를 반복한다).ii. Inject 50 ul of cell suspension and keep pressing the pipette plunger (if you see the discharged fluid coming out, the injection was successful, if you see the fluid coming out of the same injection port, the tip was not injected properly and repeat step ii).
iii. 피펫을 꺼내기 위해, 세포 배양 구역을 제외하고 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼내고, 플런저를 계속 누르고 있는다.iii. To remove the pipette, gently press the chip body using sterile forceps, excluding the cell culture area, to remove the tip, and continue to press the plunger.
iv. 시딩된 팁을 사용하여 칩 표면으로부터 배출 유체를 즉시 흡인해낸다 (포트와 접촉하는 것은 피함).iv. Using the seeded tip, immediately aspirate the discharge fluid from the chip surface (avoid contact with the port).
v. 시딩된 팁을 사용하여 칩 표면으로부터의 유출물을 즉시 제거하기 위해 피펫을 사용한다. v. Use a pipette with a seeded tip to immediately remove any spillage from the chip surface.
주입구 및 배출구 둘 다가 칩 표면과 균일하게 하여 정수압 흐름을 방지하도록 유출물을 제거한다. Remove effluent from both the inlet and outlet to ensure they are flush with the chip surface and prevent hydrostatic flow.
K. 디쉬를 커버하고, 현미경으로 옮겨서 밀도를 체크한다. K. Cover the dish and transfer it to a microscope to check the density.
L. 시딩 후에, 세포가 부착할 때까지 칩을 인큐베이터에 둔다. L. After seeding, the chip is placed in an incubator until cells attach.
i. 소형 저장소 (15ml 또는 50ml 원추형 튜브 캡)를 PBS와 함께 디쉬의 내부에 두어서, 세포에 습도를 제공한다. i. Place a small reservoir (15 ml or 50 ml conical tube cap) with PBS inside the dish to provide humidity to the cells.
ii. 부착 시간의 범위는 세포 유형에 따라 1~3시간이다. ii. The attachment time ranges from 1 to 3 hours depending on the cell type.
M. 세포가 부착된 후에, 채널을 통해 배지를 가볍게 세척함으로써 칩을 따뜻한 배지로 중력 세척한다. M. After cells are attached, the chip is gravity washed with warm medium by gently washing the medium through the channel.
N. 다음 단계로 이동할 준비가 될 때까지 칩을 인큐베이터에 다시 넣는다. N. Place the chip back in the incubator until ready to move on to the next step.
실시예 4Example 4
이 실시예는 하부 채널의 칩 (이는 달리 지시되지 않는다면 수평으로 배향됨) 내부에 세포를 시딩하기 위한 프로토콜의 한 실시양태를 제공한다. 이 실시예는 무균 기술 및 멸균 환경을 가정한다. This example provides one embodiment of a protocol for seeding cells within a chip in the lower channel (which is oriented horizontally unless otherwise indicated). This example assumes aseptic technique and a sterile environment.
일부 세포가 매우 특이적인 시딩 조건을 필요로 하지만, 일반적으로 최적의 시딩 밀도는 세포가 평면 단층으로 가깝게 이격되어 있을 때 달성된다는 것을 주목해야 한다. 이러한 이격으로부터, 대부분의 일차 세포가 부착되어 전면생장 단층으로 퍼질 것이다. It should be noted that although some cells require very specific seeding conditions, in general, optimal seeding densities are achieved when cells are closely spaced in a flat monolayer. From this spacing, most primary cells will attach and spread into a confluent monolayer.
하기 "중력 세척"을 참고한다. 이는 a) 채널의 한 측면에 있는 포트 상에 배지 (100uL)의 점적 (볼루스)을 놓고, 포트 자체 내에 임의의 공기 버블이 도입되지 않도록 하고, b) 이를 칩을 통해 흐르게 하고, 항상 배출 포트로부터 과량의 배지를 흡인해내는 것을 포함한다.See “Gravity Wash” below. This involves a) placing a drop (bolus) of media (100uL) onto a port on one side of the channel, taking care not to introduce any air bubbles within the port itself, and b) flowing it through the chip, always aspirating excess media from the exhaust port.
A. 칩을 함유하는 디쉬를 후드에 넣고, 칩 표면 상의 과량의 배지를 흡인해낸다 (칩 캐리어는 그들의 윙으로만 취급하고, 칩 캐리어를 편평하게 유지하고, 집어 들지 않는다! 이는 칩 배양물 막을 가로질러 세포의 균일한 분배를 보장할 것이다).A. Place the dish containing the chips into the hood and aspirate excess media on the chip surface (handle the chip carriers by their wings only, keep the chip carriers flat and do not pick them up! This will ensure even distribution of cells across the chip culture membrane).
B. 각각의 칩을 시딩하기 전에 세포 현탁액을 가볍게 흡인해낸다.B. Gently aspirate the cell suspension before seeding each chip.
C. 20 ㎕의 세포 현탁액을 피펫팅하고, 하부 채널에 시딩한다 (칩이 수평 위치로 있을 때, 하부 채널은 오른쪽 위 포트이다) (1개의 칩을 먼저 사용한다).
i. 20 ul의 세포 현탁액을 주입하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 주입이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 ii를 반복한다).i. Inject 20 ul of cell suspension and keep pressing the pipette plunger (if you see the discharged fluid coming out, the injection was successful, if you see the fluid coming out of the same injection port, the tip was not injected properly and repeat step ii).
ii. 피펫 팁을 꺼내기 위해, 세포 배양 구역을 제외하고 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼내고, 플런저를 계속 누르고 있는다.ii. To remove the pipette tip, gently press the chip body using sterile forceps, excluding the cell culture area, to remove the tip, and continue to press the plunger.
iii. 시딩된 팁을 사용하여 칩 표면으로부터 배출 유체를 즉시 흡인해낸다 (포트와 접촉하는 것은 피함).iii. Immediately aspirate the discharge fluid from the chip surface using the seeded tip (avoiding contact with the port).
iv. 주입구 및 배출구 둘 다를 칩 표면과 균일하게 하여 정수압 흐름을 방지하도록 유출물을 제거한다. iv. Remove the effluent by making both the inlet and outlet flush with the chip surface to prevent hydrostatic flow.
D. 디쉬를 커버하고, 현미경으로 옮겨서 밀도를 체크한다. D. Cover the dish and transfer it to a microscope to check the density.
E. 시딩 후에, 디쉬의 내부에서 칩을 뒤집고, 세포가 막 아래에 부착할 때까지 칩을 인큐베이터에 둔다.E. After seeding, flip the chip inside the dish and place the chip in the incubator until the cells attach to the underside of the membrane.
i. 부착 시간의 범위는 세포 유형에 따라 1~3시간이다.i. Attachment time ranges from 1 to 3 hours depending on cell type.
ii. 소형 저장소 (15ml 또는 50ml 원추형 튜브 캡)를 PBS와 함께 디쉬의 내부에 두어서, 세포에 습도를 제공한다. ii. Place a small reservoir (15 ml or 50 ml conical tube cap) with PBS inside the dish to provide humidity to the cells.
F. 세포가 부착된 후에, 칩을 다시 뒤집고, 채널을 통해 배지를 가볍게 주입함으로써 칩을 따뜻한 배지로 중력 세척한다. F. After cells are attached, the chip is flipped over again and gravity washed with warm medium by gently pouring medium through the channels.
G. 다음 단계로 이동할 준비가 될 때까지 칩을 인큐베이터에 다시 넣는다 (유동 조건을 위해 관류 매니폴드에 연결될 준비가 될 때까지 정적 조건하에 세포를 칩에서 배양시킬 수 있다).G. Place the chip back in the incubator until ready to move to the next step (cells can be cultured on the chip under static conditions until ready to be connected to a perfusion manifold for flow conditions).
i. 칩 표면으로부터 오래된 배지를 흡인해낸다.i. Suction off old badges from the chip surface.
ii. 매일 채널을 통해 배지를 가볍게 주입함으로써 칩을 따뜻한 배지로 중력 세정하고, 상부 및 하부 채널에 대해 각각 200 ul, 주입 포트에서 배지를 적하시킨다.ii. Gravity-wash the chip with warm media by gently injecting media through the channels daily, and drop media from the injection ports, 200 ul each for the upper and lower channels.
iii. 소형 저장소 (15 ml 또는 50 ml 원추형 튜브 캡)를 PBS와 함께 디쉬의 내부에 두어서, 세포에 습도를 제공한다. iii. Place a small reservoir (15 ml or 50 ml conical tube cap) with PBS inside the dish to provide humidity to the cells.
실시예 5Example 5
이 실시예에서, 관류 일회용품 또는 "포드"를 제조하기 위한 프로토콜의 한 실시양태를 제공한다. 이는 무균 기술 및 멸균 환경을 가정한다. In this example, one embodiment of a protocol for manufacturing a perfusion disposable or “pod” is provided. This assumes aseptic technique and a sterile environment.
A. 배지를 37℃로 미리 가온시킨다.A. Preheat the badge to 37℃.
B. 따뜻한 배지를 바이오후드로 옮긴다. B. Move the warm badge to the biohood.
C. 필요한 양 +5%를 50 mL 원추형 튜브에 분취한다. C. Aliquot the required amount +5% into a 50 mL conical tube.
D. 배지의 각각의 튜브에 대해 1개의 스테리플립 진공 여과기를 살균하고 후드로 옮긴다. D. Sterilize one SteriFlip vacuum filter for each tube of the badge and transfer to the hood.
i. 포장으로부터 스테리플립을 꺼내고, 50 mL 배지 튜브에 연결한다. i. Remove the SteriFlip from the packaging and connect it to a 50 mL media tube.
ii. 후드 내부에서 진공에 연결하고 뒤집는다. ii. Connect to vacuum inside the hood and turn over.
iii. 타이머를 사용하여 최소 15분 동안 진공 탈기시킨다. iii. Vacuum degas for at least 15 minutes using a timer.
E. 정확한 개수의 POD (실행가능한 칩의 개수를 기준으로)를 준비한다. E. Prepare the correct number of PODs (based on the number of executable chips).
F. 에물레이트 네스트 및 트레이를 에탄올로 살균하고, 이들을 후드로 옮긴다. F. Sterilize the emulsion nest and trays with ethanol and move them to the hood.
G. 실행가능한 각각의 칩에 대해 1개의 포장된 Pod를 에탄올로 살균하고, 후드로 옮긴다 (항상 엄지 및 중지로 POD의 엣지만을 잡고, POD의 덮개를 위에 유지하고, POD를 동시에 잡고 있으면서 검지를 이용하여 편평하게 한다).G. For each viable chip, sterilize one packaged Pod with ethanol and transfer to the hood (always hold only the edges of the POD with your thumb and middle finger, keep the POD cover on top, and flatten the POD with your index finger while simultaneously holding it).
H. 저장소 덮개를 제거하고, 배지를 첨가한다. 이는 POD 및 칩의 점적-대-점적 맞물림에 적합한 점적을 생성해야 한다. H. Remove the reservoir cover and add the media. This should produce a droplet suitable for drop-to-drop interlocking of the POD and chip.
i. 주입구 저장소: 1-3 ml (최소 1 ml)를 채운다.i. Injection reservoir: Fill with 1-3 ml (minimum 1 ml).
ii. 배출구 저장소: 300 ulii. Outlet storage: 300 ul
I. 시딩된 칩을 인큐베이터로부터 옮겨서 후드로 가져 온다. I. Transfer the seeded chips from the incubator and bring them into the hood.
i. 가벼운 비틀림 동작을 이용하여 피펫 팁을 제거하고, 이들을 처분한다.i. Remove the pipette tips using a gentle twisting motion and dispose of them.
ii. 200 ㎕ 피펫을 사용하여 10-50 ㎕의 배지를 각각의 포트 상에 첨가한다 (포트 내부에 버블이 생성되는 것을 피함). 이는 POD 및 칩의 점적-대-점적 맞물림에 적합한 점적을 생성해야 한다. ii. Using a 200 μl pipette, add 10-50 μl of media onto each port (avoiding bubbles forming inside the port). This should produce a droplet suitable for drop-to-drop engagement of the POD and chip.
J. 칩+캐리어를 POD에 연결한다. 이 연결 공정은 단계 H 및 I에서 형성된 점적을 이용하여 POD 및 칩의 점적-대-점적 맞물림을 생성해야 한다. J. Connect the chip+carrier to the POD. This connection process must create a drop-to-drop interlocking of the POD and chip using the drops formed in steps H and I.
i. 한 손으로 잠금 기구 상에 엄지가 있도록 하여 검지 및 엄지를 사용하여 칩 캐리어를 잡아서 캐리어를 꼭 집는다.i. With one hand, hold the chip carrier with the index finger and thumb so that the thumb is on the locking mechanism, and firmly hold the carrier.
ii. 다른 손으로 저장소 주변에서 엄지 및 중지로 Pod를 잡고, 검지를 덮개의 상부에 두어 이를 고정한다. ii. With the other hand, hold the Pod with your thumb and middle finger around the reservoir, and place your index finger on the top of the cover to secure it in place.
iii. "안을" 볼 수 있도록 Pod를 그의 내부의 트랙을 따라 배향시킨다. iii. Orient the Pod along its internal track so that you can see "inside".
iv. 캐리어를 계속 집고 있으면서, 캐리어의 피트를 Pod 내부의 트랙을 따라 정렬시킨다.iv. While still holding the carrier, align the feet of the carrier along the tracks inside the Pod.
v. 칩 캐리어를 Pod로 슬라이딩시킨다.v. Slide the chip carrier into the Pod.
vi. 칩 캐리어에 대해 엄지를 사용하여, 제자리로 슬라이딩될 때까지 잠금 기구를 가볍게 눌러서, Pod 내부의 칩을 포획한다.vi. Using your thumb on the chip carrier, gently press the locking mechanism until it slides into place, capturing the chip inside the Pod.
vii. 각각의 저장소 덮개가 각각의 Pod 상에 정확하게 있는지 확인한다.vii. Ensure that each storage lid is correctly positioned on each Pod.
Claims (14)
b) 상기 복수개의 미소유체 장치가 상기 압력 매니폴드와 탈착가능하게 연결되고, 접촉하는 것인
시스템.a) a culture module comprising an actuating assembly configured to move a pressure manifold in relation to a plurality of microfluidic devices, said pressure manifold comprising an integrated valve;
b) The plurality of microfluidic devices are detachably connected to and in contact with the pressure manifold.
System.
압력 매니폴드의 접합 표면의 상기 압력 지점이 커버 조립체의 상기 복수개의 포트와 접촉하는 것인 시스템.In claim 1 or 2, each of the microfluidic devices further comprises a cover assembly comprising a cover having a plurality of ports, wherein the pressure manifold comprises a bonding surface having pressure points corresponding to the ports on the cover,
A system wherein said pressure points on the joint surface of the pressure manifold are in contact with said plurality of ports of the cover assembly.
Applications Claiming Priority (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562210122P | 2015-08-26 | 2015-08-26 | |
US62/210,122 | 2015-08-26 | ||
US201562250861P | 2015-11-04 | 2015-11-04 | |
US62/250,861 | 2015-11-04 | ||
US201662361244P | 2016-07-12 | 2016-07-12 | |
US62/361,244 | 2016-07-12 | ||
US201662366482P | 2016-07-25 | 2016-07-25 | |
US62/366,482 | 2016-07-25 | ||
KR1020237004599A KR102605693B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
PCT/US2016/049033 WO2017035484A1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020237004599A Division KR102605693B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230164753A KR20230164753A (en) | 2023-12-04 |
KR102709830B1 true KR102709830B1 (en) | 2024-09-24 |
Family
ID=57119971
Family Applications (6)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020227015884A Active KR102499711B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
KR1020187007971A Active KR102044109B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion Manifold Assembly |
KR1020197021861A Active KR102257981B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
KR1020237004599A Active KR102605693B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
KR1020237039917A Active KR102709830B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
KR1020217015626A Active KR102398531B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
Family Applications Before (4)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020227015884A Active KR102499711B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
KR1020187007971A Active KR102044109B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion Manifold Assembly |
KR1020197021861A Active KR102257981B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
KR1020237004599A Active KR102605693B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020217015626A Active KR102398531B1 (en) | 2015-08-26 | 2016-08-26 | Perfusion manifold assembly |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (14) | US10184102B2 (en) |
EP (3) | EP4026616B1 (en) |
JP (6) | JP6608043B2 (en) |
KR (6) | KR102499711B1 (en) |
CN (2) | CN114540192A (en) |
AU (3) | AU2016312678B2 (en) |
BR (1) | BR112018003614A2 (en) |
CA (3) | CA3176776A1 (en) |
DK (1) | DK3341465T3 (en) |
GB (4) | GB2601650B (en) |
SG (1) | SG10201811548PA (en) |
WO (1) | WO2017035484A1 (en) |
Families Citing this family (56)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK3341465T3 (en) * | 2015-08-26 | 2023-11-20 | Emulate Inc | PERFUSION DISTRIBUTOR DEVICE |
GB201614150D0 (en) | 2016-08-18 | 2016-10-05 | Univ Oxford Innovation Ltd | Microfluidic arrangements |
US11590503B2 (en) | 2015-10-16 | 2023-02-28 | Oxford University Innovation Limited | Microfluidic arrangements |
US20180015455A1 (en) | 2016-07-12 | 2018-01-18 | Emulate Inc. | Additive channels |
USD860471S1 (en) * | 2016-07-12 | 2019-09-17 | EMULATE, Inc. | Perfusion module lid |
CA3030421C (en) * | 2016-07-12 | 2021-11-09 | EMULATE, Inc. | Removing bubbles in a microfluidic device |
USD812766S1 (en) * | 2016-07-12 | 2018-03-13 | EMULATE, Inc. | Microfluidic chip for use with a fluid perfusion module |
USD816861S1 (en) * | 2016-09-07 | 2018-05-01 | EMULATE, Inc. | Transparent microfluidic chip without pressure features for use with a fluid perfusion module |
USD838864S1 (en) * | 2016-09-07 | 2019-01-22 | EMULATE, Inc. | Opaque microfluidic chip without pressure features for use with a fluid perfusion module |
USD842493S1 (en) * | 2016-09-07 | 2019-03-05 | EMULATE, Inc. | Microfluidic chip without pressure features for use with a fluid perfusion module |
USD803173S1 (en) * | 2016-09-07 | 2017-11-21 | EMULATE, Inc. | Perfusion module lid without pressure features |
US11001796B2 (en) | 2016-11-23 | 2021-05-11 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Bi-layer multi-well cell culture platform |
WO2018183744A1 (en) | 2017-03-29 | 2018-10-04 | The Research Foundation For The State University Of New York | Microfluidic device and methods |
US10508976B1 (en) * | 2017-03-31 | 2019-12-17 | Advanced Micro Instruments, Inc. | Gas sampling device and method |
JP7203392B2 (en) | 2017-05-04 | 2023-01-13 | ユニベアズィテート チューリッヒ | Cell culture device |
SG11201912152PA (en) | 2017-06-14 | 2020-01-30 | Emulate Inc | Effects of space travel on human brain cells |
WO2019060735A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | EMULATE, Inc. | Physiology and pathophysiology of human gut: intestine-on-chip |
CA3076788A1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | MEDUCOMP GmbH | Apparatus and method for microbiological testing of washing machines |
GB2585148B (en) * | 2018-02-07 | 2023-03-29 | Emulate Inc | Gas mixer and pressurizer apparatus |
GB201802819D0 (en) | 2018-02-21 | 2018-04-04 | Univ Oxford Innovation Ltd | Methods and apparatus for manufacturing a microfluidic arrangement, and a microfluidic arrangement |
GB2586732B (en) * | 2018-04-03 | 2023-03-08 | Emulate Inc | Microfluidic control |
US20200123484A1 (en) * | 2018-10-22 | 2020-04-23 | National Tsing Hua University | Integrated chip and method for sperm sorting, oocyte incubation, and in vitro fertilization |
JP7246041B2 (en) * | 2018-11-07 | 2023-03-27 | ウシオ電機株式会社 | CELL CULTURE CHIP AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
US11725190B2 (en) | 2019-02-22 | 2023-08-15 | EMULATE, Inc. | Microfluidic proximal tubule kidney-on-chip |
US11841361B2 (en) | 2019-02-22 | 2023-12-12 | EMULATE, Inc. | Microfluidic proximal tubule kidney-on-chip |
CN114025880B (en) * | 2019-04-26 | 2023-10-10 | 斯蒂拉科技公司 | Polymerase chain reaction apparatus and method for pressure controlled release of fluids |
WO2020236850A1 (en) * | 2019-05-20 | 2020-11-26 | Immunovalent Therapeutics Inc. | Solid phase devices and methods of use for purifying and quantifying tissue-specific leukocytes |
CN110205242B (en) * | 2019-06-18 | 2024-04-26 | 苏州锐讯生物科技有限公司 | Microfluidic chip assembly for rapidly realizing digital PCR (polymerase chain reaction) and application thereof |
FR3100033B1 (en) * | 2019-08-23 | 2021-11-05 | Commissariat Energie Atomique | Apparatus for carrying out a method of treating fluid under sterile conditions |
CN110523448B (en) * | 2019-09-03 | 2022-03-18 | 广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院) | Microdroplet preparation system and preparation method |
USD959017S1 (en) * | 2019-09-30 | 2022-07-26 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Container for cell observation |
AU2020388676B2 (en) * | 2019-11-21 | 2024-07-18 | Emulate Inc. | Antibody producing microfluidic devices |
JP7469795B2 (en) * | 2020-03-27 | 2024-04-17 | 学校法人東海大学 | Cell Culture Equipment |
WO2021212276A1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-28 | 深圳华大智造科技股份有限公司 | Liquid spreading device, liquid spreading method, liquid spreading system, combination device, and liquid passage device |
CN111826273B (en) * | 2020-07-22 | 2023-03-21 | 上海逢伙泰企业管理有限公司 | Automatic totally-enclosed micro-fluidic chip for nucleic acid detection |
KR102451521B1 (en) * | 2020-08-25 | 2022-10-05 | 인제대학교 산학협력단 | Stomach-Gut Organ-on-a-Chip and Manufacturing Method thereof |
EP3964291A1 (en) * | 2020-09-08 | 2022-03-09 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Conditioning chamber for dual-interface fluidic system |
WO2022122489A1 (en) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | Robert Bosch Gmbh | Injection plunger set for a microfluidic analysis system, and method and multi-cavity injection moulding tool for production thereof |
EP4267303A4 (en) * | 2020-12-23 | 2024-11-27 | Parallel Fluidics Inc. | MODULAR MICROFLUIDIC PLATFORM |
CN112280678B (en) * | 2020-12-25 | 2021-04-06 | 苏州大学 | Detachable and reusable hydrophobic or super-hydrophobic microfluidic organ chip |
CN112522081B (en) * | 2020-12-28 | 2022-09-27 | 上海揽微赛尔生物科技有限公司 | Cell culture dish perfusion device |
KR102293717B1 (en) * | 2021-06-29 | 2021-08-26 | 에스디바이오센서 주식회사 | Genome Extraction Device with Flow Cover |
EP4405458A1 (en) * | 2021-09-24 | 2024-07-31 | 3D Systems, Inc. | Manifolds, systems and methods for conducting biological studies under flow |
EP4194542A1 (en) * | 2021-12-07 | 2023-06-14 | Fluigent | Apparatus for feeding a liquid medium to a fluidic system |
KR20230143375A (en) * | 2022-04-05 | 2023-10-12 | 한림대학교 산학협력단 | A manufacturing method for a chip that mimics organs |
KR20230143372A (en) * | 2022-04-05 | 2023-10-12 | 한림대학교 산학협력단 | A chip that mimics organs |
CA3154534A1 (en) * | 2022-04-07 | 2023-10-07 | Wasim Kapadia | Microfluidic viscometer for measuring the viscosity of microliter-volume liquid samples |
GB202205709D0 (en) * | 2022-04-19 | 2022-06-01 | Keratify Ltd | Biological culture unit |
EP4540360A1 (en) * | 2022-06-15 | 2025-04-23 | Global Life Sciences Solutions USA LLC | Disposable kit and culture vessel for a bioprocessing system |
CN115155979B (en) * | 2022-09-07 | 2022-11-25 | 常州铭赛机器人科技股份有限公司 | Screw valve with high precision of magnetic glue dispensing and its glue dispensing control method |
CN115541817B (en) * | 2022-09-19 | 2025-03-25 | 中铁十九局集团矿业投资有限公司 | Bedrock surface pre-burst detection device and use method |
US20240308229A1 (en) * | 2023-03-15 | 2024-09-19 | Funai Electric Co., Ltd. | Hydrophilic foam having improved fluid retention |
WO2024261063A1 (en) * | 2023-06-23 | 2024-12-26 | Eth Zurich | Ex vivo tissue sampling system |
EP4541459A1 (en) * | 2023-10-18 | 2025-04-23 | Livedrop | A device for a microfluidic chip |
EP4556119A1 (en) | 2023-11-20 | 2025-05-21 | Fluigent | Liquid distribution system for a fluidic chip |
CN118086053B (en) * | 2024-04-29 | 2024-07-09 | 四川迪亚生物科技集团有限公司 | Self-perfusion culture plate and use method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015073468A (en) | 2013-10-08 | 2015-04-20 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Cell culture device and cell culture method |
Family Cites Families (205)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4207394A (en) * | 1976-01-28 | 1980-06-10 | Mcdonnell Douglas Corporation | Process and apparatus for analyzing specimens for the presence of microorganisms therein |
US4301414A (en) * | 1979-10-29 | 1981-11-17 | United States Surgical Corporation | Disposable sample card and method of making same |
US4397725A (en) * | 1980-12-15 | 1983-08-09 | Transidyne General Corp. | Apparatus for measuring electrochemical activity |
US4507707A (en) * | 1981-12-30 | 1985-03-26 | Willis John G | Electro-pneumatic assembly device |
US4682890A (en) * | 1985-05-31 | 1987-07-28 | Health Research, Incorporated | Microsample holder and carrier therefor |
US4682891A (en) * | 1985-05-31 | 1987-07-28 | Health Research, Incorporated | Microcircle system |
US4871439A (en) * | 1987-02-05 | 1989-10-03 | Steven Enzer | Disposable self-calibratable electrode package |
US4940527A (en) * | 1987-06-01 | 1990-07-10 | Abbott Laboratories | Two-part test cartridge for centrifuge |
US5236668A (en) * | 1991-12-23 | 1993-08-17 | Higdon William R | Detachable column cartridge gas chromatograph |
US5279797A (en) * | 1992-10-05 | 1994-01-18 | Avl Scientific Corporation | Disposable liquid reagent cartridge and receptacle therefor |
JP2948069B2 (en) * | 1993-09-20 | 1999-09-13 | 株式会社日立製作所 | Chemical analyzer |
FR2723735B1 (en) * | 1994-08-18 | 1996-10-31 | Abx Sa | AUTOMATIC CONNECTION BOX FOR DISPENSING REAGENTS IN AN APPARATUS IN PARTICULAR A HEMATOLOGICAL ANALYZER. |
US5746976A (en) * | 1994-12-17 | 1998-05-05 | Horiba Ltd. | Detachable gas analyzing apparatus |
US5731212A (en) * | 1994-12-20 | 1998-03-24 | International Technidyne Corporation | Test apparatus and method for testing cuvette accommodated samples |
CZ225097A3 (en) * | 1995-02-03 | 1997-12-17 | Nvb International | Air valve coupling |
US5609828A (en) * | 1995-05-31 | 1997-03-11 | bio M erieux Vitek, Inc. | Sample card |
US5856174A (en) * | 1995-06-29 | 1999-01-05 | Affymetrix, Inc. | Integrated nucleic acid diagnostic device |
US6399023B1 (en) * | 1996-04-16 | 2002-06-04 | Caliper Technologies Corp. | Analytical system and method |
US5885533A (en) * | 1996-05-20 | 1999-03-23 | Sendx Medical, Inc. | Integral fluid and waste container for blood analyzer |
US6016712A (en) * | 1997-09-18 | 2000-01-25 | Accumetrics | Device for receiving and processing a sample |
US6893877B2 (en) * | 1998-01-12 | 2005-05-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods for screening substances in a microwell array |
US6095697A (en) * | 1998-03-31 | 2000-08-01 | Honeywell International Inc. | Chip-to-interface alignment |
GB9808836D0 (en) | 1998-04-27 | 1998-06-24 | Amersham Pharm Biotech Uk Ltd | Microfabricated apparatus for cell based assays |
CA2320296A1 (en) * | 1998-05-18 | 1999-11-25 | University Of Washington | Liquid analysis cartridge |
DE19854096A1 (en) * | 1998-11-24 | 2000-05-25 | Merck Patent Gmbh | Connection carrier for plate shaped micro-components, comprises at least one carrier rail fixed to a carrier plate, with a slot for a micro-component insert edge. |
US6319476B1 (en) * | 1999-03-02 | 2001-11-20 | Perseptive Biosystems, Inc. | Microfluidic connector |
US6428053B1 (en) * | 1999-03-12 | 2002-08-06 | California Institute Of Technology | Micromachined fluidic coupler and method of making the same |
US6673620B1 (en) * | 1999-04-20 | 2004-01-06 | Cytologix Corporation | Fluid exchange in a chamber on a microscope slide |
CA2370781A1 (en) | 1999-04-30 | 2000-11-09 | Joseph P. Vacanti | Fabrication of vascularized tissue using microfabricated two-dimensional molds |
US7759113B2 (en) | 1999-04-30 | 2010-07-20 | The General Hospital Corporation | Fabrication of tissue lamina using microfabricated two-dimensional molds |
US7371400B2 (en) | 2001-01-02 | 2008-05-13 | The General Hospital Corporation | Multilayer device for tissue engineering |
US6555389B1 (en) * | 1999-05-11 | 2003-04-29 | Aclara Biosciences, Inc. | Sample evaporative control |
US20020182749A1 (en) * | 1999-05-11 | 2002-12-05 | Aclara Biosciences, Inc. | Sample evaporative control |
DE19928412C2 (en) * | 1999-06-22 | 2002-03-21 | Agilent Technologies Inc | Supply element for a laboratory microchip |
US7396444B2 (en) * | 1999-06-22 | 2008-07-08 | Agilent Technologies Inc. | Device to operate a laboratory microchip |
US6692697B1 (en) * | 1999-07-30 | 2004-02-17 | Texas Instruments Incorporated | Versatile flow cell front-end for optically-based integrated sensors |
US20060128006A1 (en) * | 1999-11-10 | 2006-06-15 | Gerhardt Antimony L | Hydrodynamic capture and release mechanisms for particle manipulation |
US20030091477A1 (en) * | 1999-12-22 | 2003-05-15 | Paul Eric A. | Flow-thru chip cartridge, chip holder, system & method thereof |
CN1261755C (en) * | 2000-02-23 | 2006-06-28 | 卡钳技术有限公司 | Multi-reservoir pressure control system |
US20050118073A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-02 | Fluidigm Corporation | Devices and methods for holding microfluidic devices |
US6698798B2 (en) * | 2000-04-13 | 2004-03-02 | California Institute Of Technology | Micromachined rubber O-ring microfluidic couplers |
US7776021B2 (en) | 2000-04-28 | 2010-08-17 | The Charles Stark Draper Laboratory | Micromachined bilayer unit for filtration of small molecules |
US7630063B2 (en) * | 2000-08-02 | 2009-12-08 | Honeywell International Inc. | Miniaturized cytometer for detecting multiple species in a sample |
US7641856B2 (en) * | 2004-05-14 | 2010-01-05 | Honeywell International Inc. | Portable sample analyzer with removable cartridge |
US7125540B1 (en) | 2000-06-06 | 2006-10-24 | Battelle Memorial Institute | Microsystem process networks |
US6864097B1 (en) * | 2000-09-27 | 2005-03-08 | Agilent Technologies, Inc. | Arrays and their reading |
AU2001295086A1 (en) | 2000-09-27 | 2002-04-08 | Mark W. Bitensky | Cellular diagnostic arrays, methods of using and processes for producing same |
US20020146817A1 (en) * | 2000-10-02 | 2002-10-10 | Cannon Thomas F. | Automated bioculture and bioculture experiments system |
US6934836B2 (en) * | 2000-10-06 | 2005-08-23 | Protasis Corporation | Fluid separation conduit cartridge with encryption capability |
JP4361271B2 (en) * | 2000-10-10 | 2009-11-11 | バイオトローブ・インコーポレイテツド | Instruments for assay, synthesis, and storage, and methods of making, using, and operating the same |
SE0004352D0 (en) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | Helen Andersson | System and method for connecting liquids in a microfluidic flow cell system |
US20020168780A1 (en) * | 2001-02-09 | 2002-11-14 | Shaorong Liu | Method and apparatus for sample injection in microfabricated devices |
DE10106558C1 (en) * | 2001-02-13 | 2002-11-07 | Siemens Ag | System for the automated treatment of fluids, with stackable, interchangeable process modules |
DE10111457B4 (en) * | 2001-03-09 | 2006-12-14 | Siemens Ag | diagnostic device |
JP4148778B2 (en) * | 2001-03-09 | 2008-09-10 | バイオミクロ システムズ インコーポレイティッド | Microfluidic interface equipment with arrays |
KR100425536B1 (en) * | 2001-07-16 | 2004-03-30 | 학교법인 포항공과대학교 | Bread board for microfluidic chip |
US6749292B2 (en) * | 2001-10-18 | 2004-06-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Replaceable ink container for an inkjet printing system |
US7189580B2 (en) * | 2001-10-19 | 2007-03-13 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Method of pumping fluid through a microfluidic device |
CA2470847A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-07-03 | Sau Lan Tang Staats | Interface members and holders for microfluidic array devices |
US7048893B2 (en) * | 2002-02-06 | 2006-05-23 | Sebia | Mask for depositing and distributing reagents on an analytical support |
US7189370B2 (en) * | 2002-02-11 | 2007-03-13 | Microchem Solutions | Apparatus and methods for high throughput and high-resolution assays |
US7189581B2 (en) * | 2002-04-30 | 2007-03-13 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Method of obtaining a sample concentration of a solution in a microfluidic device |
US7797990B2 (en) * | 2002-06-11 | 2010-09-21 | Chempaq A/S | Disposable cartridge for characterizing particles suspended in a liquid |
US7244961B2 (en) * | 2002-08-02 | 2007-07-17 | Silicon Valley Scientific | Integrated system with modular microfluidic components |
US7790443B2 (en) * | 2002-08-27 | 2010-09-07 | Vanderbilt University | Bioreactors with substance injection capacity |
US7605002B2 (en) * | 2002-09-06 | 2009-10-20 | Epigem Limited | Modular microfluidic system |
EP1569510B1 (en) | 2002-09-27 | 2011-11-02 | The General Hospital Corporation | Microfluidic device for cell separation and uses thereof |
AU2003284055A1 (en) * | 2002-10-09 | 2004-05-04 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Microfluidic systems and components |
US7932098B2 (en) * | 2002-10-31 | 2011-04-26 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Microfluidic system utilizing thin-film layers to route fluid |
US7118708B2 (en) * | 2002-11-12 | 2006-10-10 | Automated Biotechnology, Inc. | System of sample medium carriers with built-in memory elements and information input/output station for the carriers |
EP2096341A1 (en) * | 2002-12-04 | 2009-09-02 | Spinx, Inc, | Devices and methods for programmable microscale manipulation of fluids |
US20050266582A1 (en) * | 2002-12-16 | 2005-12-01 | Modlin Douglas N | Microfluidic system with integrated permeable membrane |
EP1589814B1 (en) | 2003-01-16 | 2009-08-12 | The General Hospital Corporation | Use of three-dimensional microfabricated tissue engineered systems for pharmacologic applications |
US7435601B2 (en) * | 2003-02-19 | 2008-10-14 | Fitzco Incorporated | Biological specimen handling method |
US20040223874A1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-11-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Biochemical reaction cartridge |
WO2004094275A1 (en) | 2003-04-17 | 2004-11-04 | Cambridge International, Inc. | Plastic woven spiral conveyor belt |
US7960166B2 (en) | 2003-05-21 | 2011-06-14 | The General Hospital Corporation | Microfabricated compositions and processes for engineering tissues containing multiple cell types |
US7220244B2 (en) * | 2003-08-04 | 2007-05-22 | Bioquiddity, Inc. | Infusion apparatus with constant force spring energy source |
GB0320337D0 (en) * | 2003-08-29 | 2003-10-01 | Syrris Ltd | A microfluidic system |
US6972955B2 (en) * | 2003-09-25 | 2005-12-06 | Harris Corporation | Electro-fluidic device and interconnect and related methods |
JP4407271B2 (en) * | 2003-12-19 | 2010-02-03 | 株式会社日立製作所 | Chip, reaction analyzer, reaction analysis method |
US7666285B1 (en) * | 2004-02-06 | 2010-02-23 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Portable water quality monitoring system |
US7569127B1 (en) * | 2004-02-06 | 2009-08-04 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Interconnecting microfluidic package and fabrication method |
JP4464158B2 (en) * | 2004-02-13 | 2010-05-19 | キヤノン株式会社 | Biochemical reaction cartridge |
AU2005231431B2 (en) * | 2004-04-02 | 2011-02-10 | Eksigent Technologies Llc | Microfluidic connections |
US20060024702A1 (en) * | 2004-05-12 | 2006-02-02 | Connolly Dennis M | Device, system, and method for detecting a target molecule in a sample |
US7465558B2 (en) * | 2004-05-12 | 2008-12-16 | Wyeth | Perfusion system and apparatus for automated multi-channel patch-clamp recordings utilizing inside-out whole-cell configuration |
PL1773978T3 (en) | 2004-05-19 | 2014-09-30 | Massachusetts Inst Technology | Perfused three-dimensional cell/tissue disease models |
US7648792B2 (en) * | 2004-06-25 | 2010-01-19 | Ultracell Corporation | Disposable component on a fuel cartridge and for use with a portable fuel cell system |
US8329437B1 (en) * | 2004-07-29 | 2012-12-11 | E.I. Spectra, Llc | Disposable particle counter cartridge |
CA2583498A1 (en) * | 2004-09-09 | 2006-03-16 | Microfluidic Systems Inc. | A handheld and portable microfluidic device to automatically prepare nucleic acids for analysis |
US7159848B2 (en) * | 2004-09-10 | 2007-01-09 | Agilent Technologies, Inc. | Clamping systems |
JP4455306B2 (en) * | 2004-12-13 | 2010-04-21 | キヤノン株式会社 | Biochemical treatment method |
GB2421202B (en) * | 2004-12-15 | 2009-12-09 | Syrris Ltd | Modular microfluidic system |
US7582263B2 (en) * | 2005-01-27 | 2009-09-01 | Octrolix Bv | Universal interface for a micro-fluidic chip |
US7918980B2 (en) | 2005-04-05 | 2011-04-05 | George Mason Intellectual Properties, Inc. | Electrocapturing flow cell |
US8206650B2 (en) * | 2005-04-12 | 2012-06-26 | Chromedx Inc. | Joint-diagnostic spectroscopic and biosensor meter |
US8574432B2 (en) * | 2005-04-14 | 2013-11-05 | California Institute Of Technology | Integrated chromatography devices and systems for monitoring analytes in real time and methods for manufacturing the same |
US7883669B2 (en) * | 2005-04-20 | 2011-02-08 | Fluidigm Corporation | Analysis engine and database for manipulating parameters for fluidic systems on a chip |
US9388374B2 (en) * | 2005-07-07 | 2016-07-12 | Emd Millipore Corporation | Microfluidic cell culture systems |
US9637715B2 (en) * | 2005-07-07 | 2017-05-02 | Emd Millipore Corporation | Cell culture and invasion assay method and system |
US8257964B2 (en) * | 2006-01-04 | 2012-09-04 | Cell ASIC | Microwell cell-culture device and fabrication method |
WO2007008609A2 (en) | 2005-07-07 | 2007-01-18 | The Regents Of The University Of California | Methods and apparatus for cell culture array |
AU2006294199B2 (en) * | 2005-09-22 | 2011-11-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Detection and subsequent removal of an aperture blockage |
US7790028B1 (en) | 2005-09-28 | 2010-09-07 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Systems, methods, and devices relating to a cellularized nephron unit |
US7727371B2 (en) * | 2005-10-07 | 2010-06-01 | Caliper Life Sciences, Inc. | Electrode apparatus for use with a microfluidic device |
WO2007044699A1 (en) | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Massachusetts Institute Of Technology | Parallel integrated bioreactor device and method |
US20070084706A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | Shuichi Takayama | Microfluidic cell culture device and method for using same |
JP2007147456A (en) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Seiko Epson Corp | Microfluidic system, sample analyzer, and target substance detection or measurement method |
WO2007078833A2 (en) * | 2005-12-16 | 2007-07-12 | The Curators Of The University Of Missouri | Reusable pcr amplification system and method |
WO2007075919A2 (en) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Honeywell International Inc. | Portable sample analyzer system |
US7976795B2 (en) | 2006-01-19 | 2011-07-12 | Rheonix, Inc. | Microfluidic systems |
US8501497B2 (en) * | 2006-02-07 | 2013-08-06 | Stokes Bio Limited | Forming sample combinations using liquid bridge systems |
US8795593B2 (en) * | 2006-03-29 | 2014-08-05 | Michael J. Nichols | Instrument docking station for an automated testing system |
US7560071B2 (en) * | 2006-03-29 | 2009-07-14 | Nichols Michael J | Instrument docking station for an automated testing system |
JP2007292714A (en) * | 2006-03-29 | 2007-11-08 | Seiko Epson Corp | Microfluidic system and sample analyzer |
US8293524B2 (en) | 2006-03-31 | 2012-10-23 | Fluxion Biosciences Inc. | Methods and apparatus for the manipulation of particle suspensions and testing thereof |
US7678338B2 (en) * | 2006-04-07 | 2010-03-16 | General Dynamics Armament And Technical Products | Fluid retaining assembly and method of using the same |
US7641860B2 (en) * | 2006-06-01 | 2010-01-05 | Nanotek, Llc | Modular and reconfigurable multi-stage microreactor cartridge apparatus |
DE102006030068A1 (en) | 2006-06-28 | 2008-01-03 | M2P-Labs Gmbh | Apparatus and method for the supply and removal of fluids in shaken microreactors arrays |
EP1895308A1 (en) * | 2006-09-01 | 2008-03-05 | Agilent Technologies, Inc. | Droplet-based fluidic coupling |
NL1032425C2 (en) * | 2006-09-04 | 2008-03-05 | Micronit Microfluidics Bv | Assembly of at least one microfluidic device and an attachment, attachment and methods for manufacturing and using such an assembly. |
EP2064346B1 (en) * | 2006-09-06 | 2013-11-06 | Canon U.S. Life Sciences, Inc. | Chip and cartridge design configuration for performing micro-fluidic assays |
US8691164B2 (en) | 2007-04-20 | 2014-04-08 | Celula, Inc. | Cell sorting system and methods |
EP2152417B1 (en) * | 2007-05-04 | 2018-07-11 | Opko Diagnostics, LLC | Device and method for analyses in microfluidic systems |
US8465706B2 (en) | 2007-06-20 | 2013-06-18 | Trustees Of Columbia University In The City Of New York | On-demand microfluidic droplet or bubble generation |
WO2008156837A1 (en) | 2007-06-20 | 2008-12-24 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | On-demand microfluidic droplet or bubble generation |
EP2167233B1 (en) * | 2007-06-26 | 2013-01-23 | Micronit Microfluidics B.V. | Device and method for fluidic coupling of fluidic conduits to a microfluidic chip, and uncoupling thereof |
US8105783B2 (en) * | 2007-07-13 | 2012-01-31 | Handylab, Inc. | Microfluidic cartridge |
US8408892B2 (en) * | 2007-10-05 | 2013-04-02 | Snu R&Db Foundation | Fluidic channel system and method for fabricating fine structure |
US20090121476A1 (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | The Government Of The Us, As Represented By The Secretary Of The Navy | Microfluidic Bus for Interconnecting Multiple Fluid Conduits |
US7919062B2 (en) * | 2008-03-20 | 2011-04-05 | Corning Incorporated | Modular microfluidic system and method for building a modular microfludic system |
US8961902B2 (en) * | 2008-04-23 | 2015-02-24 | Bioscale, Inc. | Method and apparatus for analyte processing |
US20090301592A1 (en) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | Jochen Mueller | Fluidic module connection |
US8389294B2 (en) * | 2008-06-09 | 2013-03-05 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Microfluidic device and method for coupling discrete microchannels and for co-culture |
KR102355820B1 (en) | 2008-07-16 | 2022-02-08 | 칠드런'즈 메디컬 센터 코포레이션 | Organ mimic device with microchannels and methods of use and manufacturing thereof |
DK2331954T3 (en) * | 2008-08-27 | 2020-04-06 | Life Technologies Corp | APPARATUS AND PROCEDURE FOR PROCESSING BIOLOGICAL SAMPLES |
US8133451B2 (en) * | 2008-08-28 | 2012-03-13 | Microfluidic Systems, Inc. | Sample preparation apparatus |
WO2010053951A1 (en) * | 2008-11-05 | 2010-05-14 | Nanopoint, Inc. | Active microfluidic system for in vitro culture |
US9040285B2 (en) * | 2008-12-18 | 2015-05-26 | Koninklijkle Philips N.V. | Sensing device for sensing a fluid |
EP2391883B1 (en) * | 2009-01-30 | 2018-03-07 | Micronics, Inc. | Portable high gain fluorescence detection system |
CN102341153B (en) * | 2009-03-06 | 2014-07-02 | 沃特世科技公司 | Electrospray interface to microfluidic substrate |
EP2412020B1 (en) * | 2009-03-24 | 2020-09-30 | University Of Chicago | Slip chip device and methods |
US8573259B2 (en) * | 2009-03-25 | 2013-11-05 | The Regents Of The University Of Michigan | Modular microfluidic assembly block and system including the same |
US8354080B2 (en) * | 2009-04-10 | 2013-01-15 | Canon U.S. Life Sciences, Inc. | Fluid interface cartridge for a microfluidic chip |
EP2251079A1 (en) * | 2009-05-11 | 2010-11-17 | Chemtrix B.V. | A micro-fluidic system and the use thereof |
GB2473868A (en) * | 2009-09-28 | 2011-03-30 | Invitrogen Dynal As | Apparatus and method of automated processing of biological samples |
CA2764464A1 (en) | 2009-06-05 | 2010-12-09 | Integenx Inc. | Universal sample preparation system and use in an integrated analysis system |
SG177726A1 (en) * | 2009-07-20 | 2012-02-28 | Siloam Biosciences Inc | Microfluidic assay platforms |
EP2473857B1 (en) * | 2009-09-01 | 2021-09-29 | Corsolutions, LLC | Microfluidic interface |
SG170703A1 (en) | 2009-10-20 | 2011-05-30 | Agency Science Tech & Res | Microfluidic system for detecting a biological entity in a sample |
KR101141248B1 (en) * | 2009-10-22 | 2012-05-04 | 전남대학교산학협력단 | Microfluidic device for air bubble removal and fluid injection/removal |
CA3157087A1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-16 | Meso Scale Technologies, Llc | Assay cartridges and methods of using the same |
US9353342B2 (en) * | 2010-01-21 | 2016-05-31 | Emd Millipore Corporation | Cell culture and gradient migration assay methods and devices |
WO2011094605A1 (en) | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Columbia University | Microfluidic flow devices, methods and systems |
CA2786569C (en) * | 2010-01-29 | 2019-04-09 | Micronics, Inc. | Sample-to-answer microfluidic cartridge |
AU2011217862B9 (en) * | 2010-02-19 | 2014-07-10 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Integrated analytical system and method |
US8994946B2 (en) * | 2010-02-19 | 2015-03-31 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Integrated analytical system and method |
CN102971076B (en) * | 2010-04-16 | 2015-11-25 | 欧普科诊断有限责任公司 | FEEDBACK CONTROL in microfluid system |
WO2011147421A1 (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | Danmarks Tekniske Universitet | Chip connector |
JP2013533796A (en) * | 2010-05-27 | 2013-08-29 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | Methods and articles for sample processing |
US20130109080A1 (en) * | 2010-05-27 | 2013-05-02 | 3M Innovative Properties Company | Integrated systems and assemblies for sample processing |
WO2011151804A1 (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-08 | Spinomix S.A. | A fluidic interfacing system and assembly |
US8651642B2 (en) * | 2010-10-22 | 2014-02-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid cartridge |
CA3140602C (en) * | 2010-11-01 | 2023-10-03 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | System for forming emulsions |
US8657420B2 (en) * | 2010-12-28 | 2014-02-25 | Fujifilm Corporation | Fluid recirculation in droplet ejection devices |
US10655098B2 (en) * | 2011-02-28 | 2020-05-19 | President And Fellows Of Harvard College | Cell culture system |
CN102114275B (en) | 2011-03-17 | 2012-10-17 | 浙江大学 | hepatic lobule bioreactor |
US10526572B2 (en) * | 2011-04-01 | 2020-01-07 | EMD Millipore Corporaticn | Cell culture and invasion assay method and system |
FR2973720B1 (en) * | 2011-04-08 | 2016-02-26 | Commissariat Energie Atomique | DEVICE FOR CONNECTING A MICROFLUIDIC CARD |
US20140038225A1 (en) * | 2011-04-12 | 2014-02-06 | Nils Goedecke | Cell culture device |
US9011801B2 (en) * | 2011-06-06 | 2015-04-21 | Corsolutions Llc | Fluidic interface |
EP2747859A4 (en) * | 2011-08-22 | 2015-04-22 | Waters Technologies Corp | Microfluidic device with dried blood spots (dbs) card interface |
WO2013130910A1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | Integenx Inc. | Sample preparation, processing and analysis systems |
US8894946B2 (en) * | 2011-10-21 | 2014-11-25 | Integenx Inc. | Sample preparation, processing and analysis systems |
EP2780111B1 (en) * | 2011-11-14 | 2019-08-28 | Mettler-Toledo Thornton, Inc. | Fluidic and electrical interface for microfluidic chips |
CN104245917B (en) * | 2011-12-03 | 2017-07-21 | Emd密理博公司 | Miniature culture system and method for Microfluidic cell culture |
WO2013086486A1 (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | President And Fellows Of Harvard College | Integrated human organ-on-chip microphysiological systems |
KR20140142278A (en) | 2012-03-06 | 2014-12-11 | 더 유에이비 리서치 파운데이션 | Three-dimensional, prevascularized, engineered tissue constructs, methods of making and methods of using the tissue constructs |
US9533302B2 (en) * | 2012-03-09 | 2017-01-03 | Lexmark International, Inc. | Fluid cartridge and system for dispensing fluid |
US20130299003A1 (en) * | 2012-05-09 | 2013-11-14 | David J. Beebe | Method And Device For Actuating Fluid Flow In A Microchannel |
US9180449B2 (en) * | 2012-06-12 | 2015-11-10 | Hach Company | Mobile water analysis |
US9255245B2 (en) | 2012-07-03 | 2016-02-09 | Agilent Technologies, Inc. | Sample probes and methods for sampling intracellular material |
JP6302187B2 (en) * | 2012-08-13 | 2018-03-28 | キヤノン株式会社 | Microchannel chip and manufacturing method thereof |
US20140161686A1 (en) * | 2012-12-10 | 2014-06-12 | Advanced Liquid Logic, Inc. | System and method of dispensing liquids in a microfluidic device |
KR101653701B1 (en) | 2013-03-15 | 2016-09-02 | 지멘스 헬쓰케어 다이아그노스틱스 인크. | Microfluidic distributing device |
US10105702B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-10-23 | Lariat Biosciences, Inc. | Microfluidic methods for manipulating DNA |
EP2777499B1 (en) * | 2013-03-15 | 2015-09-16 | Ortho-Clinical Diagnostics Inc | Rotatable fluid sample collection device |
US9416776B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-08-16 | Siemens Healthcare Diagnostics Inc. | Microfluidic distributing device |
CA3197453A1 (en) * | 2013-03-16 | 2014-09-25 | Leslie Don ROBERTS | Self-contained modular analytical cartridge and programmable reagent delivery system |
DE102013006542B4 (en) * | 2013-04-16 | 2017-03-23 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Measuring device, reaction carrier and measuring method |
WO2014210364A2 (en) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | President And Fellows Of Harvard College | Interconnect adaptor |
PT3030645T (en) | 2013-08-08 | 2023-02-16 | Illumina Inc | Fluidic system for reagent delivery to a flow cell |
EP3061805A4 (en) * | 2013-10-24 | 2017-05-24 | Hitachi, Ltd. | Automated culture device |
WO2015086531A1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Ventana Medical Systems, Inc. | Automated processing systems and methods of thermally processing microscope slides |
EP3142790B8 (en) * | 2014-05-14 | 2019-04-24 | Hooke Bio Limited | Method for handling fluid in a microfluidic device with channel plates |
CA2955172C (en) | 2014-07-14 | 2021-07-20 | President And Fellows Of Havard College | Systems and methods for improved performance of fluidic and microfluidic systems |
US9593997B2 (en) * | 2014-08-08 | 2017-03-14 | Fluke Corporation | Self-locking modular pressure controller/calibrator |
CA2964422C (en) * | 2014-10-27 | 2018-06-12 | The Governing Council Of The University Of Toronto | Microfluidic device for cell-based assays |
US9861982B2 (en) * | 2015-03-09 | 2018-01-09 | Emd Millipore Corporation | Connectors for pneumatic devices in microfluidic systems |
US10479972B2 (en) * | 2015-04-20 | 2019-11-19 | Rush University Medical Center | Chamber for imaging cells and method of use thereof |
DK3341465T3 (en) * | 2015-08-26 | 2023-11-20 | Emulate Inc | PERFUSION DISTRIBUTOR DEVICE |
CA3030421C (en) * | 2016-07-12 | 2021-11-09 | EMULATE, Inc. | Removing bubbles in a microfluidic device |
CN206868242U (en) * | 2017-04-01 | 2018-01-12 | 南京岚煜生物科技有限公司 | Micro-fluidic chip based on the flowing of active control liquid |
CN111289762B (en) * | 2020-04-02 | 2024-11-15 | 厦门大学附属翔安医院 | A microfluidic chip sample loading device and testing method |
-
2016
- 2016-08-26 DK DK16840218.8T patent/DK3341465T3/en active
- 2016-08-26 US US15/248,748 patent/US10184102B2/en active Active
- 2016-08-26 KR KR1020227015884A patent/KR102499711B1/en active Active
- 2016-08-26 EP EP22157303.3A patent/EP4026616B1/en active Active
- 2016-08-26 CN CN202210200880.1A patent/CN114540192A/en active Pending
- 2016-08-26 KR KR1020187007971A patent/KR102044109B1/en active Active
- 2016-08-26 GB GB2201509.3A patent/GB2601650B/en active Active
- 2016-08-26 KR KR1020197021861A patent/KR102257981B1/en active Active
- 2016-08-26 JP JP2018511088A patent/JP6608043B2/en active Active
- 2016-08-26 BR BR112018003614-5A patent/BR112018003614A2/en not_active Application Discontinuation
- 2016-08-26 KR KR1020237004599A patent/KR102605693B1/en active Active
- 2016-08-26 SG SG10201811548PA patent/SG10201811548PA/en unknown
- 2016-08-26 US US15/248,690 patent/US10233416B2/en active Active
- 2016-08-26 AU AU2016312678A patent/AU2016312678B2/en active Active
- 2016-08-26 CN CN201680058223.0A patent/CN108699504B/en active Active
- 2016-08-26 EP EP16840218.8A patent/EP3341465B1/en active Active
- 2016-08-26 WO PCT/US2016/049033 patent/WO2017035484A1/en active Application Filing
- 2016-08-26 US US15/248,588 patent/US20170056880A1/en not_active Abandoned
- 2016-08-26 KR KR1020237039917A patent/KR102709830B1/en active Active
- 2016-08-26 GB GB2110792.5A patent/GB2595786B/en active Active
- 2016-08-26 US US15/248,633 patent/US10273441B2/en active Active
- 2016-08-26 CA CA3176776A patent/CA3176776A1/en active Pending
- 2016-08-26 GB GB1614577.3A patent/GB2544152A/en not_active Withdrawn
- 2016-08-26 EP EP19214561.3A patent/EP3656844A1/en active Pending
- 2016-08-26 CA CA2996000A patent/CA2996000C/en active Active
- 2016-08-26 KR KR1020217015626A patent/KR102398531B1/en active Active
- 2016-08-26 GB GB2201507.7A patent/GB2601649B/en active Active
- 2016-08-26 CA CA3053745A patent/CA3053745C/en active Active
- 2016-08-26 US US15/248,509 patent/US10125342B2/en active Active
-
2018
- 2018-08-22 US US16/108,827 patent/US10689608B2/en active Active
- 2018-10-05 US US16/152,908 patent/US10913924B2/en active Active
- 2018-10-05 US US16/152,847 patent/US10988721B2/en active Active
- 2018-12-17 US US16/221,681 patent/US10519410B2/en active Active
- 2018-12-19 US US16/226,229 patent/US10988722B2/en active Active
-
2019
- 2019-05-30 JP JP2019100979A patent/JP6741826B2/en active Active
- 2019-05-30 JP JP2019100980A patent/JP6871972B2/en active Active
- 2019-11-29 AU AU2019272039A patent/AU2019272039C1/en active Active
- 2019-12-30 US US16/730,448 patent/US11820966B2/en active Active
-
2020
- 2020-12-07 AU AU2020286174A patent/AU2020286174B2/en active Active
-
2021
- 2021-02-16 US US17/176,873 patent/US11920114B2/en active Active
- 2021-04-16 JP JP2021069509A patent/JP6931434B2/en active Active
- 2021-08-13 JP JP2021131884A patent/JP7387681B2/en active Active
-
2022
- 2022-09-22 US US17/950,422 patent/US11834641B2/en active Active
-
2023
- 2023-11-15 JP JP2023194142A patent/JP2024003181A/en active Pending
- 2023-11-28 US US18/520,821 patent/US20240093136A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015073468A (en) | 2013-10-08 | 2015-04-20 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Cell culture device and cell culture method |
Also Published As
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102709830B1 (en) | Perfusion manifold assembly | |
HK1250739B (en) | Perfusion manifold assembly |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
PA0104 | Divisional application for international application |
Comment text: Divisional Application for International Patent Patent event code: PA01041R01D Patent event date: 20231120 Application number text: 1020237004599 Filing date: 20230208 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
PG1501 | Laying open of application | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20231226 Patent event code: PE09021S01D |
|
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20240701 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20240920 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20240920 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration |